نهاية التنظير؟ قد تكون التقنية الجديدة هي مستقبل التصوير الطبي
تُظهر الأبحاث المتقدمة تقنية تصوير مبتكرة تستخدم الموجات فوق الصوتية لتوفير صور متعمقة بطريقة غير باضعة.
يعد التنظير الداخلي حاليًا أحد أكثر طرق التصوير الطبي شيوعًا. تشمل استخداماته تشخيص الحالات التي تؤثر على الرئتين والقولون والحلق والجهاز الهضمي.
أثناء التنظير الداخلي ، يُدخل المهنيون الطبيون منظارًا داخليًا - وهو أنبوب طويل ورفيع به ضوء قوي وكاميرا صغيرة في نهايته - في فتحة صغيرة ، مثل الفم أو شق صغير يصنعه الجراح.
التنظير الداخلي هو إجراء جراحي ، وإن كان في حده الأدنى. يمكن أن تسبب عدم الراحة ولا تخلو من المخاطر. تشمل الآثار الجانبية المحتملة للتنظير الداخلي التخمير والتشنجات والألم المستمر أو حتى انثقاب الأنسجة والنزيف الداخلي الطفيف.
الآن ، قد يضع اكتشاف مبتكر نهاية للتنظير الداخلي تمامًا. Maysam Chamanzar ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة كارنيجي ميلون في بيتسبرغ ، بنسلفانيا ، وماتيو جوزيبي سكوبيليتي ، باحث دكتوراه في نفس القسم ، ابتكروا تقنية غير جراحية للتصوير بالموجات فوق الصوتية تعد باستبدال المنظار الداخلي.
قام الباحثون بتفصيل أسلوبهم الجديد في المجلة الضوء: العلم والتطبيقات.
استبدال العدسة المادية بعدسة افتراضية
يشرح شامانزار وسكوبيليتي في ورقتهما أن الأنسجة البيولوجية ، كونها وسط عكر (أو كثيف وغير شفاف) ، تحد من إمكانيات الطرق البصرية.
على وجه التحديد ، يتكون النسيج من جزيئات وأغشية كبيرة ويحد من عمق ودقة الصور الضوئية ، "خاصة في نطاق الأشعة تحت الحمراء المرئي والقريب من الطيف."
ومع ذلك ، فإن التقنية الجديدة تستخدم الموجات فوق الصوتية لابتكار "عدسة افتراضية" في الجسم بدلاً من إدخال عدسة فيزيائية. يمكن للمشغل بعد ذلك ضبط العدسة عن طريق "تغيير موجات الضغط فوق الصوتية داخل الوسط" ، كما كتب المؤلفون ، وبالتالي التقاط صور بعمق لم يكن من الممكن الوصول إليها من قبل ، باستخدام وسائل غير باضعة.
يمكن للموجات فوق الصوتية ضغط أو خلخلة الوسط الذي تخترقه. ينتقل الضوء بشكل أبطأ عبر الوسائط المضغوطة ، وبسرعة أكبر في الوسائط المتخلخلة.
يوضح المؤلفون أنهم كانوا قادرين على إنشاء العدسة الافتراضية باستخدام تأثير الضغط / الخلود هذا:
"عندما تنتشر الموجات فوق الصوتية عبر الوسط ، فإنها تعدل كثافتها وبالتالي مؤشر الانكسار المحلي ؛ يتم ضغط الوسط في مناطق الضغط المرتفع ، مما ينتج عنه كثافة أعلى ، بينما يتم تخلخله في مناطق الضغط السلبي حيث تنخفض الكثافة المحلية ".
وكتبوا: "نتيجة لذلك ، تخلق موجة الضغط الدائمة تباينًا محليًا في معامل الانكسار."
علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي ضبط أو إعادة تكوين الموجات فوق الصوتية من الخارج إلى تحريك العدسة داخل الوسط ، مما يسمح لها بالسفر إلى مناطق مختلفة والتقاط الصور على أعماق مختلفة.
يقول شامانزار: "استخدمنا الموجات فوق الصوتية لنحت عدسة ترحيل بصرية افتراضية ضمن وسط مستهدف معين ، والذي ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون نسيجًا بيولوجيًا". "لذلك ، يتم تحويل الأنسجة إلى عدسة تساعدنا في التقاط صور الهياكل الأعمق ونقلها."
يشرح الباحث كذلك كيفية عمل هذه التقنية ولماذا هي خطوة تقدمية للتخيل داخل الجسم.
"ما يميز عملنا عن الطرق الصوتية البصرية التقليدية هو أننا نستخدم الوسط المستهدف نفسه ، والذي يمكن أن يكون نسيجًا بيولوجيًا ، للتأثير على الضوء أثناء انتشاره عبر الوسط ،" يتابع شامانزار. "يوفر هذا التفاعل في الموقع فرصًا لموازنة [العقبات] التي تعيق مسار الضوء."
تقنية "إحداث ثورة في التصوير الطبي"
تشمل بعض تطبيقات التقنية الجديدة تصوير الدماغ وتشخيص الأمراض الجلدية والتعرف على الأورام في الأعضاء المختلفة. يمكن أن تتضمن الطريقة جهازًا يدويًا أو رقعة جلدية ، اعتمادًا على المنطقة التي تحتاج إلى المراقبة.
بمجرد وضعه على سطح الجلد ، يمكن لأخصائيي الرعاية الصحية الحصول على صور للأعضاء الداخلية دون الآثار الجانبية المحتملة وعدم الراحة من التنظير الداخلي.
"القدرة على نقل الصور من الأعضاء ، مثل الدماغ ، دون الحاجة إلى إدخال مكونات بصرية فيزيائية ستوفر بديلاً مهمًا لزرع المناظير الغازية في الجسم."
ميسم شمنزار
ويضيف: "يمكن أن تحدث هذه الطريقة ثورة في مجال التصوير الطبي الحيوي".
يضيف المؤلف المشارك Scopelliti: "لطالما اعتبرت الوسائط العكسية عقبات أمام التصوير البصري". "لكننا أظهرنا أن مثل هذه الوسائط يمكن تحويلها إلى حلفاء لمساعدة الضوء على الوصول إلى الهدف المنشود."
"عندما نقوم بتنشيط الموجات فوق الصوتية بالنمط المناسب ، يصبح الوسط العكر شفافًا على الفور. من المثير التفكير في التأثير المحتمل لهذه الطريقة على مجموعة واسعة من المجالات من التطبيقات الطبية الحيوية إلى رؤية الكمبيوتر ".
