ابداع روشی غیرتهاجمی برای مشاهده بافت‌های درون بدن

مهندسان MIT رویکرد جدیدی در زمینه‌ی تصویربرداری پزشکی ارائه کرده‌اند که غیرتهاجمی است و تماسی با بیمار ندارد. این دستگاه‌ها با استفاده از لیزر و بدون نیاز به هیچ نوع تماس فیزیکی می‌توانند زیر سطح پوست را ببینند.

تکنیک‌ها و دستگاه‌های زیادی وجود دارد که پزشکان و متخصصان پزشکی می‌توانند قبل از روی آوردن به جراحی‌های تهاجمی برای بررسی وضعیت درون بدن، از آن‌ها استفاده کنند اما هرکدام مزایا و معایب خود را دارد. مواجهه‌ی مکرر با دستگاه‌های حاوی اشعه‌ی ایکس می‌تواند باعث شود که اشعه بیش‌از‌اندازه با بافت‌های بدن برخورد داشته باشد و درمورد سی‌تی‌اسکن نیز نیاز است که بیمار به‌شکل بی‌حرکت در لوله‌ای فلزی پر سروصدا، تنگ و ناخوشایند دراز بکشد.

سونوگرافی یکی از ساده‌ترین روش‌ها است اما این روش نیز محدودیت‌هایی دارد، زیرا پروب (مبدل) ساطع‌کننده‌ی امواج صوتی باید به‌طور فیزیکی از روی پوست عبور داده شود. این روش نیز در مواردی مناسب نیست، مثلا درمورد بیماری که درحال بهبودی از سوختگی‌های شدید است.

در مقاله‌ای که به‌تازگی در مجله‌ی Light: Science and Applications منتشر شده است، مهندسان MIT توضیح می‌دهند، آن‌ها سیستمی ساخته‌اند که از قابلیت‌های دستگاه سونوگرافی تقلید می‌کند اما با استفاده از لیزر و حداقل در فرم فعلی خود، از نیم متری بیمار هم کار می‌کند.

پژوهشگران MIT از طول موج ۱۵۵۰ نانومتر استفاده کردند که به‌راحتی به‌وسیله‌ی آب جذب می‌شود اما برای پوست و چشم انسان بی‌خطر است. از آن‌جایی که پوست عمدتا از آب تشکیل شده است، وقتی لیزر بیمار را هدف می‌گیرد، جذب پوست شده و به‌آرامی گرم می‌شود و موجب می‌شود که آب در پوست منبسط شود.

با تاباندن پرتو لیزر و کنترل انبساط و انقباض آب موجود در پوست از این طریق، نوسان پایداری در امواج ایجاد می‌شود. این امواج به همان شیوه‌ی انتشار امواج صوتی حاصل از یک دستگاه سونوگرافی، در بدن پخش می‌شوند. اما پژوهشگران در این سیستم، به‌جای استفاده از یک میکروفن برای تشخیص چگونگی بازتاب امواج صوتی از بافت‌های بدن، از لیزر دیگری به‌عنوان شناساگر استفاده کردند. از آن‌جایی که امواج صوتی وقتی بدن را طی می‌کنند، با انواع مختلفی از بافت‌ها برخورد می‌کنند، با شدت‌ها و فرکانس‌های متفاوتی منعکس می‌شوند که ارتعاش‌هایی را روی سطح پوست ایجاد می‌کند که می‌تواند تشخیص داده شده و اندازه‌گیری شود. این اندازه‌گیری‌ها به‌وسیله‌ی نرم‌افزار و الگوریتم‌ها پردازش شده و تصویری از بافت مورد هدف مهیا می‌کند.

تصویر سمت چپ حاصل استفاده از لیزر برای تصویربرداری از یک شیء فلزی است که در قالب ژلاتینی تعبیه شده باشد. درحالی‌که تصویر سمت راست، تصویر همان شیء است که با استفاده از تکنیک‌های سونوگرافی معمول تهیه شده است

همانند بیشتر تکنیک‌های سونوگرافی معمول، سیستم مبتنی‌بر لیزر در حال حاضر تنها می‌تواند از عمق ۶ سانتی‌متری زیر سطح پوست تصویربرداری کند و همان‌طور که برخی از آزمایش‌های اولیه با یک شیء تعبیه‌شده در یک قالب ژلاتینی نشان داده‌اند، وفاداری لیزر با قابلیت‌های تصویربرداری دستگاه‌های سونوگرافی موجود کاملا مطابقت ندارد. بااین‌حال، پژوهشگران رویکرد خود را با استفاده از بافت‌های حیوانی و درنهایت نمونه‌های انسانی مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که لیزر می‌تواند ویژگی‌های ظریفی مانند اختلاف بین استخوان، رسوب چربی و ماهیچه را از هم تمایز دهد.

پژوهشگران به‌دنبال بهبود قابلیت‌های این سیستم ازجمله افزایش وضوح هستند که بتواند ویژگی‌های ظریف‌تر بافت‌ها را نیز نشان دهد. آن‌ها همچنین قصد دارند سخت‌افزار سیستم را کوچک کنند تا بتواند روزی به‌عنوان یک روش تصویربرداری قابل‌حمل مورد استفاده قرار گیرد.

از آن‌جایی که سیستم موردنظر نیاز به هیچ‌گونه تماس فیزیکی ندارد، این امکان وجود دارد که سونوگرافی‌های مبتنی‌بر لیزر بدون نیاز به تکنسین‌های بسیار مجرب که برای سونوگرافی معمولی مورد نیاز هستند، به کار رود و راه را برای انجام کار در منزل به‌عنوان بخشی از روال معمول معاینه هموار کند.

در عین حال، تکنیک جدید موجب نگرانی‌هایی نیز می‌شود زیرا از نظر تئوری، یک فرد می‌تواند بدون برقراری هیچ نوع تعامل واقعی بدنی و بدون اینکه حتی بداند، معاینه شود. ایده‌ی راه رفتن از درون تونل پر از لیزری که بدن را از درون و برون تجزیه‌و‌تحلیل می‌کند، مانند این است که داستان‌های علمی‌تخیلی به واقعیت تبدیل شده باشد، اما با بهبود و اصلاح بیشتر این تکنیک به‌نظر می‌رسد که دیگران بتوانند بدون آگاه‌شدن فرد، سلامتی او را مورد ارزیابی قرار دهند.