كاميرا جديدة مستوحاة من عيني ذبابة الفاكهة تحسن من جراحة مرض السرطان الموجهة بالصور

٥ أبريل ٢٠١٨

كاميرا صغيرة  وبأسعار معقولة تساعد الجراحين علو  رؤية الخلايا السرطانية

المترجم : أبو طه / عدنان أحمد الحاجي 

المقالة رقم ١٥٠ لسنة ٢٠١٨

التصنيف: ابحاث التانكلوجيا 

New Camera Inspired by Butterfly Eyes Improves Image-Guided Cancer Surgery

5 April 2018

Compact and affordable camera helps surgeons see cancer cells

 بتقليد النظام البصري المعقد لذبابة الفاكهة، ابتكر باحثون كاميرا تعطي الجراحين صورة ملونة تقليدية بالإضافة إلى صورة  الأشعة تحت الحمراء  القريبة near-infrared image تجعل الخلايا السرطانية  الموسومة بمادة متألقة  مرئية fluorescence حتى تحت إضاءة غرفة الجراحة المشرقة. تم تصميم الكاميرا الجديدة لمساعدة الجراحين على إزالة جميع الخلايا السرطانية دون الإضرار بالأنسجة  السليمة ، مما يقلل من احتمال انتشار السرطان والحد من الحاجة إلى عمليات جراحية متعددة.

وقال قائد فريق البحث فيكتور غروفViktor Gruev من جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين: "بدلاً من تجميع البصريات وأجهزة الاستشعار المتوفرة تجارياً لبناء كاميرا للجراحة الموجهة بالصور ، استلهمنا  من الأنظمة البصرية الطبيعية ". " فراشة المورفو morpho، التي تحتوي أعينها على هياكل نانوية تستشعر معلومات متعددة الأطياف ، يمكن أن تلتقط  كلاً من معلومات الأشعة تحت الحمراء القريبة واللون  في نفس الوقت".

في مجلة Optica ، وهي مجلة الجمعية البصرية للبحوث ذات التأثير الكبير ، أثبت الباحثون أن كاميرتهم الحيوية يمكن أن تكشف عن الأورام في الحيوانات وهي مفيدة لتقييم مرحلة سرطان الثدي لدى النساء. توفر الكاميرا الجديدة  قدرة على اكتشاف فلوري  fluorescence شديد الحساسية حتى تحت  إضاءة غرفة العمليات المعروفة ، وتزن أقل من بطارية AA ، ويمكن تصنيعها  بحوالي ٢٠ دولارًا.

اختبر باحثون قدرة كاميرا الأشعة تحت الحمراء على التعرف على العقد الليمفاوية لدى مرضى سرطان الثدي. العقد اللمفية هي واحدة من الأماكن الرئيسية التي ينتشر فيها سرطان الثدي. الكاميرا تكشف عن صبغة الفلورسنت الخضراء indocyanine ، والتي تتراكم بشكل خامل في العقد الليمفاوية.

التعلم من الطبيعة

تحسن الكاميرا الجديدة إلى حد كبير على كاميرات اليوم المعتمدة من هيئة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) من تصوير  العلامات  الفلورية أثناء الجراحة. تفتقر العديد من كاميرات الأشعة تحت الحمراء القريبة  إلى الحساسية اللازمة للكشف عن العلامات الفلورية  في  الوضعيات  الجراحية ، لذلك يجب أن تكون  أضواء غرفة العمليات  خافتة لمشاهدة العلامات الفلورية fluorescence .

هناك مشكلة أخرى في التصوير بكاميرا الأشعة تحت الحمراء اليوم وهي أن صورة الفلورية لا تكون دائمًا محاذية aligned تمامًا او بماحاذات سلسلة منه coregistered مع الأنسجة التي تنشأ منها. يحدث هذا لأن الأدوات المعتمدة من قبل FDA تستخدم مكونات بصرية متعددة، . يمكن أن تؤثر التغييرات الطفيفة في درجة الحرارة في الغرفة على البصريات في هذه الأدوات التي تسبب تباينات محاذاتية  misalignments في الصورة والتي يمكن أن تتسبب في أن يغفُل ( يجتاز)  الجراح  الأنسجة السرطانية في حين قد يقوم  بإزالة أنسجة سليمة  بدون داع.

تستخدم الكاميرا الجديدة إعدادات  مشابهة لعين فراشة الفاكهة عن طريق تشبيك هياكل  نانوية متعددة مع مصفوفة  من أجهزة الكشف الضوئي ، مما يتيح جمع معلومات عن اللون   والأشعة تحت الحمراء القريبة على جهاز تصوير واحد. دمج اجهزة الكشف   والبصريات التصورية في جهاز استشعار أحادي واحد يجعل الجهاز صغيرًا وغير مكلف وغير حساس للتغيرات في درجات الحرارة.

يعمل التصميم بشكل فريد على حل مشكلة الحساسية عن طريق السماح لكل بكسل pixel بالتقاط عدد الفوتونات اللازمة لبناء ( لتكوين) الصورة. لا يستغرق إنشاء صورة الطول الموجي المرئي وقتًا طويلاً لمشاهدة التشريح نظرًا لأن الإضاءة المرئية في المختبر عالية. 

واختبر الباحثون أيضا قدرة كاميرا الأشعة تحت الحمراء على التعرف على العقد الليمفاوية لدى ١١ مريضة مصابة بسرطان الثدي في كلية الطب بجامعة واشنطن في سانت لويس. لأن العقد اللمفية هي واحدة من الأماكن الرئيسية التي ينتشر فيها سرطان الثدي ، يقوم الجراحون بفحصها لتحديد مرحلة السرطان. تم حقن المريضات  بصبغة الفلورسنت الأخضر indocyanine المعتمِدة  من هيئة  الغذاء  والدواء FDA الامريكية و التي تتراكم بشكل خامل في العقد الليمفاوية ثم عرضت الصور الفلورية  من الكاميرا المستوحاة من البايلوجيا ( عين الفراشة)  bioinspired إما على الشاشة أو  على نظارات يرتديها الجراحون.

وقال جروف: "أظهرنا أنه تحت  أضواء غرفة الجراحة  المشرقة ، كانت كامراتنا أكثر حساسية للإشعاع بحوالي ١٠٠٠ مرة من أجهزة التصوير المعتمدة حاليًا للجراحة الموجهة بصور الأشعة تحت الحمراء  ". "ولأن الكاميرا المستوحاة من اليلوجيا  bioinspired يمكن أن تكشف عن الوميض الفلوري العميق في الأنسجة ، والذي  يسرع من عملية تحديد العقد الليمفاوية ويساعد الجراحين في العثور على العقد الليمفاوية التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة وحدها".

ووفقا للباحثين ، فإن الكاميرا المستوحاة من اليلوجيا  ستكون مفيدة لإزالة أنواع مختلفة من السرطانات ، بما فيها الأورام الميلانينية وسرطان البروستاتا وسرطان الرأس والرقبة. وبسبب صغر حجمها ، يمكن أيضًا دمجها في منظار داخلي للبحث عن السرطان أثناء تنظير القولون ، على سبيل المثال.

يقوم الباحثون الآن بتكوين شركة ناشئة لتسويق كاميرتهم المستوحاة من البايلوجيا، كما أنهم يعملون مع هيئة  الأغذية والأدوية FDA لتصميم تجربة إكلينيكية بحيث يستطيع الجراحون مقارنة القرارات الإكلينيكية التي تم اخذها بالكاميرا  الجديدة مع الكاميرات  التي قد  توافق  عليها هيئة  الأغذية والأدوية . .

المصدر:

https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2018/new_camera_inspired_by_butterfly_eyes_improves_ima/

للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على هذا العنوان؛

 https://adnan-alhajji.blogspot.com/?m=1