السلف في مجال التكنولوجيات الصوتية للتشخيص الطبي غير الغاشم

ويحول التقدم المحرز مؤخرا في مجال تكنولوجيات التصوير الضوئي التشخيص الطبي غير الغاشم عن طريق توفير قدرات جديدة للكشف عن الظروف الصحية وتتبعها بأقل قدر من عدم الارتياح لدى المرضى، وتضع نظما قائمة على الضوء، بما في ذلك الليزر، والأوعية الخفيفة، والكشافات المتقدمة، وتقدم الآن معلومات دقيقة في الوقت الحقيقي عن الحالة الداخلية للجسد دون اشتراط عينات من الأنسجة أو الاصطدامات، وتستفيد من هذه الابتكارات على مدى عقود من البحوث في مجال علم النفس.

مؤسسة التشخيصات الصوتية

إن القدرة على اختراق الأنسجة البيولوجية والتفاعل مع المكونات الخلوية تشكل أساس التشخيص الضوئي، وتخضع الصور لاستيعابها وتفرقها وتقلبها عندما تواجه هياكل مختلفة من الأنسجة، ومن خلال تحليل الضوء العائد، يمكن للمستوصفات أن تُخضِع في الخواص الكيميائية الحيوية والمورفيولوجية، بينما تؤدي " النوافذ الضوئية " في منطقة شبه القارة (13).

فالطرق المصورة غير متفشية في جوهرها: فالضوء يُطبق خارجياً من خلال الجلد أو الغشاءات أو الأورام الطبيعية، وعلى عكس الأشعة السينية أو المسح الأشعة السينية، ويستخدم الإشعاع غير المؤين، ويجعلها آمنة للاستخدام المتكرر، ويفتح هذا الملف الآمن الباب للفحص الروتيني، ورصد الأمراض المزمنة، والتوجيه في الوقت الحقيقي أثناء الجراحة.

التقنيات الصوتية الأساسية

الترسب الضوئي للاتساق

(أ) تلتقط الصور ذات الاستبانة العالية من الأنسجة التي تستخدم في التقاطعات المنخفضة التجانس، وتُوصل المعالجة على نطاق الميكرومتر إلى أعماق من 1 إلى 2 مم، مما يجعلها مثالية لإغراق التركة والشرايين التراكمية وطبقات الجلد، وفي علم الوراثة، فإن الأشعة دون الأوقيانوغرافية المتناظرة هي المعيار الذي يُظهر فيه التخلف البصري.

Diffuse Optical Spectroscopy (DOS) and Diffuse Optical Tomography (DOT)

وتقيس وزارة الصحة مدى انتشار الرش الضوئي شبه المزود بالأشعة تحت الحمراء، وتستوعبه في الأنسجة، وتزيد من تركيزات الهيموجين المكسورة والمنحرفة، والماء، والهباء، والكروموفيات الأخرى، وتساعد هذه المعلومات على تقييم النسيج، والكشف عن الأورام (التي كثيرا ما تغيرت من الأورام)، ورصد وظيفة المخ، وتشمل عمليات فحص الدم من خلال إعادة بناء خصائص ثلاثة دي.

التصوير الفوتوغرافي

PAI combines laser pulses with ultrasound detection. When a short laser pulse is absorbed by curriculum, localized heating generates an acoustic vaducers detect. This hybrid method provides high optical contrast (sensitive to hemoglobin, melanin, and other chromophores) with ultrasonic photoAMs at depths of several centime

Raman Spectroscopy

(ب) إن اختبارات الأشعة المقطعية في الرامان تُحدث إهتزازات جزائية بواسطة الضوء المبعثر بشكل جذري، وتُنتج " بصمة " من بروتينات التكوين الكيميائي الأحيائي، واللوحات، والأحماض النواة، والمضبوطات، ويمكن لهذه التقنية أن تميز بين الخيوط والأنسجة الصحية دون علامات، مما يتيح إمكانية الوصول إلى مستويات الأنسجة الفوقية.

Fluorescence Spectroscopy and Lifetime Imaging

وعندما تستوعب بعض الجزيئات (الفلوروفور) الضوء، فإنها تنبعث من الفلور الأطول وسرعان، كما أن الفلوروفوسفات المحلية مثل التلال والفولاستين والنادراية الوطنية لحقوق الإنسان تتسم بعمر الحياة مع الولايات المرضية، كما أن التصوير الفلوري الذي يُظهر تناقضاً قائماً على النشاط الأيضي، مما يبشر بالكشف عن سرطان عنق الرحم المبكر.

التطبيقات السريرية عبر التخصصات

علم الأوفثال

ولا يزال الترميز الضوئي للاتساق هو أكثر أدوات التشخيص التصويري المعتمدة على نطاق واسع في مجال طب العيون، وهو يوفر تصويراً مفصلاً لطبقة الرجعية الضرورية لإدارة توليد العضلات الذهنية والاضطرابات الرئوية والجمجمجمودية، ويتيح الآن التصوير المقطعي للأشعة المقطعية ثلاث الأبعاد لشبكات الأسر القصبية الرجعية دون حقن، مما يقلل من المخاطر التي يتعرض لها المرضى.

علم الاجتماع

وتستخدم مادة التليفزيون الأوغندي الفوقية في صور الشرايين التاجية التي تحتوي على 10-15 ميكروغرام، وتزيد من الأشعة فوق البنفسجية في الأشعة فوق البنفسجية لتخيص خصائص البلازما، والتخثر، ويجري أيضا التحقيق في التصوير الفوتوقي لكشف اللوحات الغنية بالدمغات المعرضة للارتداد.

الأورام

وتُحوّل الأساليب المُصوّرة للكشف عن السرطان والتوجيه الجراحي، وتُلغى الصور البصرية التي تُستخدم في الكشف عن سرطان الثدي بالزئبق، ولا سيما في النسيج الكثيف حيث يكون التصوير بالأشعة محدودة، ويساعد الجرّاحون على تحديد هوامش الورم أثناء العمليات، مما يقلل من الحاجة إلى إجراء عمليات جراحية متكررة. تقنيات تقييم هامشية.

علم الدم

ويوفر برنامج " فحص الجراثيم المتناثر " وأشعة الميكروسات المحتوية على الترددات غير المفرغة من جروح الجلد، ويوفر برنامج RCM قراراً على مستوى الخلايا لتشخيص سرطان الخلايا البازائية وسرطان الجلد دون قطع. ويمكن أيضاً للنسخ المطياف أن يصنف الأورام الجلدية استناداً إلى التوقيعات الكيميائية الأحيائية.

علم الأعصاب

ويرصد التخريب العملي شبه المزود بالأشعة تحت الحمراء الأوكسجين في الدماغ والدمية من خلال التكتل، ويستخدم في علم الأعصاب المعرفي، وإعادة التأهيل، ورصد دماغ المواليد الجدد، ويتخذ نموذج التلازم بين الفلزات مؤشراً لتدفق الدم الدماغي، وهو مؤشر قيم لتقييم مرضى السكتة الدماغية وإصابة الدماغ، وقد أصبحت هذه التقنيات أقل تكلفة وأكثر سهولة.

التقدم التكنولوجي

التنميط والأجهزة القابلة للزراعة

وقد أدت التطورات في الليزر شبه الموصلات، والنظم الميكانيكية الدقيقة، والدوائر المتكاملة للصور الضوئية إلى تقلص نظم التشخيص من أدوات كهربية إلى أجهزة مسكّنة ومجسات قابلة للارتداء. ومن الأمثلة على ذلك، حتى مستويات الأشعة غير المتطورة للضوء، ومعدلات الأشعة غير المزروعة بالرأس، ومعدلات الأشعة الضوئية الثابتة للجهاز الآلي لرصد الدماغ المستمر.

الاستخبارات الفنية وتجهيز الإشارات

وتقوم الخوارزميات التعليمية العميقة الآن بتحليل البيانات الفوتوغرافية - سواء كانت صوراً أوكسيدات أو إشارات رمان أو إشارات صوتية - للكشف تلقائياً عن أنماط الأمراض، وتحسن المنظمة الدقة التشخيصية وتخفض وقت الترجمة الشفوية وتساعد على فصل الإشارات عن الضوضاء في بيئات الأنسجة المعقدة، فعلى سبيل المثال، تم تدريب الشبكات العصبية على تصنيف الصور المشابهة للخبرة.

النظم التصويرية المتعددة الوسائط

وتزيد التقنيات التكميلية المدمجة في صك واحد من نقاط القوة، وتوفر المسبارات الصوتية للأشعة دون المركزية في نفس الوقت معلومات هيكلية وناعمية، وتوفر نظم الفلور والرئوي على السواء تناقضاً بيولوجياً وقابلياً، وهذه النظم الهجينة قيمة خاصة في علم الأورام، حيث تتطلب وجود تفاوت في الأورام أنواعاً متعددة من البيانات من أجل التحديد الدقيق.

التحديات والحدود

ورغم التقدم الملحوظ، تواجه التشخيصات الضوئية عقبات عديدة قبل التبني السريري الاعتيادي. Depth penetration] ما زالت محدودة بقلة من المعالم التي تُستخدم فيها أجهزة الكشف عن النسيج الخفيف، ولا سيما في مجال التصوير الدقيق للأعضاء دون الحصول على النسيج.

الآفاق المستقبلية

وتتجه التكنولوجيات الضوئية إلى المستقبل لتصبح جزءاً لا يتجزأ من الطب الشخصي والوقائي، ويقوم الباحثون بوضع برامج " للفحص الضوئي " التي تحسن فحص السرطان في البيئات المنخفضة الموارد، ويمكن للتكامل مع التحليلات المتعلقة بالتطبيب عن بعد والسحب عن طريق شبكة المعلومات عن النفس أن يجلب تشخيصات على مستوى الخبراء إلى المناطق النائية، وقد تقوم أجهزة الاستشعار الضوئية القابلة للتصوير باستمرار برصد التقارب بين الغدد الصماء أو الصنع أو حتى المغناطيسي.

وثمة حدود أخرى هي: أطباء توترات، ] حيث يؤدي نفس النظام التصويري إلى تشخيص وتوليد العلاج (مثل العلاج بالأشعة الضوئية الذي يرصده تصوير الفلورية) ويضمن التقدم في عوامل التناقض الجزيئي، بما في ذلك الجسيمات النانوية المستهدفة والأصناف التشخيصية القابلة للتشغيل، ويحسن التشخيص، حيث تصبح مكونات التصوير أقل تكلفة وأكثر قوة.

For further reading, see reviews from the SPIE Digital Library and recent articles in ]Nature Photonics on clinical biophotonics.