میکروسکوپ هوش مصنوعی برای حذف تمام تومورهای سرطانی حین جراحی

میکروسکوپ هوش مصنوعی برای حذف تمام تومورهای سرطانی حین جراحی

733 403 نوفن حامی البرز

 

یک میکروسکوپ جدید با کمک هوش مصنوعی قادر است نمونه‌های بافت تومور جدا شده را بدون پشت سر گذاشتن روند طولانی و گران قیمت معمول، بررسی کرده تا از خارج کردن تمام سلول‌های سرطانی از بدن بیمار اطمینان حاصل شود.

دانشمندان میکروسکوپ جدیدی را توسعه داده‌اند که قادر است به سرعت از نمونه‌های بافت ضخیم با وضوح سلولی تصویربرداری کند.

بر اساس مطالعه اخیر منتشر شده در مجله National Academy of Sciences، این میکروسکوپ جراحان را قادر می‌سازد حذف کامل تومورها را تنها چند دقیقه پس از جراحی تأیید کنند.

“مری جین” دانشجوی دکترای مهندسی رایانه در دانشگاه “رایس” و نویسنده اصلی این مطالعه جدید گفت: هدف اصلی این جراحی برداشتن تمام سلول‌های سرطانی است، اما تنها راه دانستن اینکه همه چیز برداشته شده است یا نه این است که زیر میکروسکوپ به تومور نگاه کنید.

وی افزود: امروزه فقط می‌توان این کار را بدین صورت انجام داد که ابتدا بافت را به بخش‌های بسیار نازک تقسیم کرد و سپس آن قسمت‌ها را به صورت جداگانه تصویربرداری کرد. پروژه ما به دنبال تصویربرداری از مقادیر زیادی از بافت به طور مستقیم و بدون هیچ برشکاری است.

در این دستگاه که میکروسکوپ هوش مصنوعی یادگیری عمیق با عمق میدان گسترش یافته یا “DeepDOF” نام دارد، هوش مصنوعی، الگوریتم‌های رایانه را آموزش می‌دهد تا پردازش تصویر و فرآیند جمع‌آوری اولیه تصویر را بهینه کند.

با این حال، فرآیند رایج کنونی زمان زیادی را صرف می‌کند و تجهیزات ویژه‌ای را می‌طلبد، ضمن اینکه به متخصصان امر نیز نیاز دارد که در مجموع هزینه زیادی را در بر دارد. همچنین معاینه برش‌های تومور در وسط جراحی برای بیمارستان‌ها معمول نیست و بسیاری از بیمارستان‌ها در سراسر جهان فاقد ابزارهای لازم برای این آزمایش هستند.

امروزه قسمت‌های حاشیه تومور را بررسی می‌کنند و تهیه آنها نیز دشوار و هزینه‌بر است. بافت برداشته شده به طور معمول به آزمایشگاه بیمارستان ارسال می‌شود، جایی که متخصصان یا آن را منجمد می‌کنند یا از مواد شیمیایی برای مطالعه آنها استفاده می‌کنند.

“آن گیلن‌واتر” استاد جراحی سر و گردن در دانشگاه “تگزاس” گفت: روش‌های فعلی برای آماده سازی بافت برای ارزیابی وضعیت حاشیه در حین جراحی، از زمانی که برای اولین بار در ۱۰۰ سال پیش معرفی شد، تغییر چشمگیری نکرده است. با فراهم آوردن توانایی ارزیابی دقیق وضعیت حاشیه تومور در سایت‌های درمانی، “DeepDOF” توانایی بهبود نتایج بیماران سرطانی را که تحت عمل جراحی قرار دارند، دارد.

“اشوک ویراراگاوان” که مشاور “جین” و همکار در این مطالعه است، گفت: “DeepDOF” یک میکروسکوپ نوری استاندارد را همراه با یک لفافه فاز نوری ارزان قیمت به کار می‌گیرد که قیمت تصویربرداری از کل بافت را به کمتر از ۱۰ دلار کاهش می‌دهد. این میکروسکوپ، عمق میدان را تا پنج برابر میکروسکوپ‌های امروزی بیشتر می‌کند.

“یوبو تانگ” از محققان این مطالعه می‌گوید: به طور سنتی تجهیزات تصویربرداری مانند دوربین‌ها و میکروسکوپ‌ها جدا از نرم افزار و الگوریتم‌های پردازش تصویربرداری طراحی می‌شوند، اما “DeepDOF” یکی از اولین میکروسکوپ‌هایی است که با در نظر گرفتن الگوریتم پردازش تصویر طراحی شده است.

هوش مصنوعی تقریباً هر صنعت و زمینه علمی را در قرن ۲۱ متحول کرده است. از شیمی کوانتوم گرفته تا روش‌های جدید و پیشگامانه تشخیص تومورهای خطرناک سرطانی، همگی توسط هوش مصنوعی و فناوری یادگیری عمیق دستخوش تغییر شده‌اند. اکنون نیز شکاف میان تشخیص و درمان بیماری‌ها در حال شروع به بهره‌گیری از کاربردهای هوش مصنوعی است و به لطف این مطالعه جدید از محققان دانشگاه “رایس” می‌تواند به جراحان کمک کند قبل از اتمام جراحی، موفقیت کار خود را ارزیابی کنند.

پژوهشگران آمریکایی، نوعی ژل هوشمند ابداع کرده‌اند که در معرض نور، تغییر شکل می‌دهد و به عضله مصنوعی تبدیل می‌شود.

پژوهشگران با الهام از قابلیت تغییر رنگ پوست ماهی‌ “سپیداج”(cuttlefish)، هشت‌پا و ماهی مرکب، نوعی ژل هوشمند چاپ سه‌بعدی ابداع کرده‌اند که با قرار گرفتن در معرض نور تغییر شکل می‌دهد و به عضله مصنوعی تبدیل می‌شود.

شاید بتوان از این ژل، در استتار نظامی، ساخت ربات‌های نرم و نمایشگرهای انعطاف‌پذیر استفاده کرد.
همچنین این گروه پژوهشی “دانشگاه راتگرز” (Rutgers University)، یک ماده کششی چاپ سه‌بعدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند هنگام تغییر نور، رنگ‌ها را نشان دهد.

“هووان لی”(Howon Lee)، از پژوهشگران این پروژه گفت: نمایشگرهای الکترونیکی، در همه جا وجود دارند و به رغم پیشرفت‌های چشمگیر از جمله باریک‌تر، بزرگتر و شفاف‌تر شدن، با استفاده از مواد سفت و سختی ساخته می‌شوند که شکل‌گیری و نحوه تعامل آنها با سطوح سه‌بعدی را محدود می‌کنند.

اختراع آنها با توجه به توانایی شگفت‌آور سپیداج، هشت‌پا و ماهی‌های مرکب در تغییر رنگ و بافت نرم پوست آنها که به استتار و برقراری ارتباط کمک می‌کنند، صورت گرفته است. این قابلیت توسط سلول‌های رنگدانه‌ای موسوم به “کروماتوفور” (Chromatophore) که در پوست آنها قرار دارند، به دست می‌آید.

پژوهشگران دانشگاه “راتگرز” در این پروژه، یک هیدروژل چاپ سه‌بعدی ابداع کرده‌اند که نور را احساس می‌کند و در پی آن، تغییر شکل می‌دهد.

پژوهشگران، یک نانوماده حساس به نور را در هیدروژل به کار گرفتند تا آن را به عضله مصنوعی تبدیل کنند که در واکنش به تغییرات نور، منقبض می‌شود. ژل حساس به نور در ترکیب با ماده کششی چاپ سه‌بعدی، تغییر رنگ می‌دهد و به استتار منجر می‌شود.

گام‌های بعدی پژوهشگران، بهبود حساسیت فناوری، زمان واکنش، مقیاس‌پذیری، بسته‌بندی و دوام را شامل می‌شود.

این پژوهش، در مجله “ACS Applied Materials & Interfaces” به چاپ رسید.

 

منبع: ایسنا