جام جم آنلاين: پزشكي مدرن روز به روز در حال پيشرفت است و در اين ميان با كمك گرفتن از فناوريهاي روز و متنوع، فرآيند تشخيص و درمان بيماران با سهولت و دقت بيشتري انجام ميشود.
يكي از تازهترين و خبرسازترين دستاوردهاي فناوريهاي نوين در عرصه پزشكي، طراحي و ساخت سيستم تصويربرداري مجهزي است كه از آن به عنوان سريعترين دوربين تصويربرداري جهان ياد ميشود.
اين فناوري تا آنجا اهميت پيدا كرده است كه گرچه هنوز در مراحل توليد اوليه و آزمايشگاهي قرار دارد، اما به عقيده كارشناسان در صورتي كه مقدمات لازم براي توليد تجاري آن فراهم شود، ميتوان منتظر ايجاد انقلابي تازه در تشخيص علل و عوامل بيماريهاي مختلف بود.
دوربينهاي ويدئويي فوقالعاده سريع و بسيار حساس به نور ازجمله ابزارهاي مورد نياز و ضروري براي مشاهده دقيق فرآيندهاي بسيار سريعي نظير موجهاي شوكآور، ارتباطات ميان سلولهاي زنده، فعاليتهاي نوروني، جراحي ليزري و تجزيه و تحليلهاي خوني است. به منظور رديابي چنين فرآيندهاي سريعي دوربين ويدئويي بايد قادر باشد تا ميليونها و حتي ميلياردها تصوير پياپي را با سرعتي خيرهكننده و حتي ماوراي تصورات فعلي ثبت كند و اين در حالي است كه دوربينهاي فعلي اين توانايي را ندارند.
اكنون محققان مدرسه مهندسي و علوم كاربردي ساموئل هنري دانشگاه كاليفرنيا در لسآنجلس ازجمله بهرام جلالي، محقق ايراني و استاديار مهندسي برق اين دانشگاه كه نقش محقق اصلي اين پروژه را داشته است، موفق به طراحي و ساخت دوربين ويژهاي شدهاند كه تقريبا داراي ويژگيهاي مورد نظر است. اين دوربين ميتواند تصاوير متعدد را با سرعتي بالغ بر هزار برابر دوربينهاي ويدئويي فعلي ثبت كند.
محققان اين پروژه به همراه بهرام جلالي در گزارش تحقيقاتي خود كه در نشريه نيچر به چاپ رساندهاند، نوشتهاند كه در اين فناوري نوين نگاه كاملا تازهاي به فرآيند تصويربرداري شده است. در اين تكنيك نوين نيازي به دوربينهاي ويدئويي فعلي مجهز به دستگاه شارژ دوتايي موسوم بهCCD يا نيمههادي اكسيد فلزي مكمل ياCMOS نيست. اين تيم تحقيقاتي بيش از يك دهه روي اين فناوري تحقيق و بررسي كردهاند و در حقيقت عمده تمركز خود را روي بازه زماني ثبت پرتوهاي نوري معطوف نمودهاند. نتيجه اين بررسيها در نوع خود جالب توجه بوده است. آنها اكنون دوربيني را ارائه كردهاند كه قابليت ثبت 6 ميليون فريم را در هر ثانيه دارد.
به گفته كارشناسان بيشترين تقاضا براي سيستمهاي تصويربرداري با سرعتهاي بسيار بالا در زمينه فعاليتهايي است كه در آنها دانشمندان با فرآيندهاي بسيار سريع و عمدتا نادر سر و كار دارند. دكتر جلالي در اين خصوص ميگويد: اين رويدادها و فرآيندها دقيقا با ضربالمثل پيدا كردن سوزني در انبار كاه قابل مقايسه است. البته در اين فرآيندها معمولا اطلاعات بسيار مهمي نيز رد و بدل ميشود.
دانشمندان كاربردهاي گوناگون و جالب توجهي را براي اين فناوري نوين متصور شدهاند. يكي از اين موارد سيتومتري جرياني نام دارد. اين تكنيك براي تجزيه و تحليلهاي خوني به كار گرفته ميشود. سيستمهاي فعلي تجزيه و تحليل خوني اين قابليت را دارند تا شمار دقيق سلولها را با دقت كامل ثبت كنند و در عين حال ميتوان با استفاده از آنها اطلاعاتي درباره ابعاد اين سلولها به دست آورد؛ اما اين سيستمها نميتوانند تصاويري از تكسلولها تهيه كنند. علت كاملا روشن است.
براي اين كار به دوربينهاي ويژهاي نياز است تا با سرعتي خيرهكننده و ماوراي تصور به تصويربرداري از اين فرآيند بپردازد. در حقيقت تاكنون ابزار و سيستمهاي مورد نياز براي اين كار وجود نداشته است. در همين حال نياز است در همان زماني كه از اين سلولها تصويربرداري ميشود، سلولهاي بيمار از سلولهاي سالم تشخيص داده شوند.
در حال حاضر چنين تشخيصي به صورت دستي و با استفاده از ميكروسكوپهاي دقيق و البته آن هم از نمونههاي كوچك خوني افراد صورت ميگيرد كه شايد در بسياري از موارد نتايج دقيق و صحيحي به همراه نداشته باشند.
اما زماني كه صحبت از بيماريهاي نادر و پيچيده خوني به ميان ميآيد، استفاده از چنين نمونهبرداريهايي چندان سودمند به نظر نميرسد. در حقيقت براي تشخيص وجود سلولهاي بسيار خاص و نادر، در حالي كه شمار آنها نيز بسيار كم است و از همه مهمتر ضروري است تا مرحله دقيق پيشرفت بيماري تشخيص داده شود، بايد به دنبال راه ديگري بود.
گردش و انتشار سلولهاي توموري بهترين مثال در اين زمينه هستند. كلا تنها چند دسته محدود از آنها در ميان صدها ميليون سلول سالم وجود دارند، اما همين تعداد كم نيز ميتوانند بنيانگذار شكلگيري فرآيند دگرديسي در سلولهاي سالم و درنهايت پيشروي تومورهاي سرطاني را موجب شوند.
دكتر جلالي معتقد است: شانس اين كه يكي از اين سلولها در نمونه خوني مورد آزمايش در زير ميكروسكوپ به دام افتد، بسيار كم و به بياني ديگر قابل چشمپوشي است.
براي پيدا كردن سلولهاي مورد نظر يا همان سوزن در انبار كاه، بايد ميلياردها سلول را مورد بررسي قرار داد (كل انبار كاه.) آنچه وي و همكارانش ارائه كردهاند همان راه حلي است كه بيش از يك دهه تلاش روي آن صورت گرفته است.
در اين فناوري نوين، سيستم بر اساس ثبت هر تصوير با استفاده از پالس ليزري فوقالعاده كوتاه عمل ميكند. اين پالس فلشي از نور است كه تنها يك ميلياردم ثانيه حيات دارد.
در ادامه سيستم هر يك از اين پالسها را به جريان اطلاعاتي سريالي تبديل ميكند كه بيشتر شبيه دادههاي موجود در شبكه فيبر نوري است تا سيگنالهايي كه از يك دوربين خارج ميشوند.
اين پالسها كه هر يك دربرگيرنده تصويري كامل هستند با استفاده از تكنيكي خاص تقويت شده و در عين حال به طور همزمان نيز در طول زمان كشيده شده تا به نقطهاي برسند كه در آن آنقدر آرام شوند كه با استفاده از يك مبدل ديجيتالي بتوان آنها را ثبت كرد.
در حال حاضر مشكلات زيادي در زمينه طراحي و ساخت دوربينهاي بسيار سريع وجود دارد كه از جمله آنها ميتوان به كاهش حساسيت دوربين در سرعتهاي بالا اشاره كرد. دكتر جلالي در اين زمينه ميگويد: مهمترين مشكل ما نيز همين مورد است. دوربين در سرعتهاي بيشتر، حساسيت خود را بتدريج از دست ميدهد. اما در اين فناوري نوين نيز بر اين مشكل غلبه شده است. استفاده از تقويت كننده تصوير نوري همان راهحلي است كه براي غلبه بر اين مانع بزرگ به كار گرفته شده است.
با توجه به موفقيتهاي اوليه محققان در ارائه اين فناوري نوين از هم اكنون ميتوان روزي را متصور شد كه بررسي نمونههاي خوني با سرعت و دقت خيرهكنندهتري همراه خواهد شد و بسياري از موانع در زمينه تشخيص سريع بيماريها بويژه بيماريهاي خاصي برداشته خواهد شد.
نقشه
سايت