قطعا در گذشته، جایی میخواندید که پیشگیری از نابینایی با اسکنر شبکیه امکان پذیر است، باورپذیر نبود اما امروز، در زمانی که همه چیز با پیشرفت تکنولوژی امکان پذیر است، زیاد دور از ذهن نیست. امروزه مهندسان زیست پزشکی دانشگاه دوک امریکا، یک اسکنر کم هزینه و قابل حمل توموگرافی انسجام نوری (OCT) ابداع کرده اند. ارائه فناوری این اسکنر جدید در مناطق محروم، نویدبخش مسیری روشن است.
خب حالا داستان چیه؟
از دهه 1990، تصویربرداری OCT به عنوان روشی استاندارد برای تشخیص بسیاری از بیماری های شبکیه استفاده می شود. بیماری دژنراسیون ماکولا، رتینوپاتی دیابتی و آب سیاه نمونه هایی از بیماری های شایع چشمی هستند. OCT به ندرت به عنوان بخشی از یک معاینه غربالگری استاندارد انجام می شود، زیرا تجهیزات آن می توانند بیش از 100000 دلار هزینه داشته باشند. به همین دلیل به طور معمول این دستگاه ها فقط در مراکز چشم پزشکی بزرگ وجود دارند.
محققان با طراحی مجدد اسکنرهای موجود در بازار، توانستند اسکنری با قابلیت های فراوان بسازند. اسکنر طراحی شده از فناوری پرینت سه بعدی ساخته شده است. این اسکنر 15 برابر سبک تر و کوچک تر از سیستم های تجاری موجود است. قیمت قطعات استفاده شده در آن بسیار کمتر از قیمت سیستم های تجاری است اما کیفیت تصاویر خروجی تفاوتی با این سیستم‌ها ندارند.
اسکنر شبکیه چشم (OTC)
OCT آنالوگ نوری فراصوت است که با ارسال امواج صوتی به بافت ها و اندازه گیری مدت زمان بازگشت آنها کار می کند. اما از آنجایی که سرعت نور بسیار سریع تر از صدا است، اندازه گیری زمان دشوار تر می باشد. برای زمان‌بندی امواج نوری که از بافت در حال اسکن به عقب باز می‌گردند، دستگاه‌های OCT از یک طیف سنج استفاده می‌کنند.
آدام وکس، پروفسور مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه دوک است. او گفت: اگر بینایی خود را از دست بدهید، بازگرداندن بینایی بسیار دشوار است. بنابراین کلید پیشگیری از نابینایی، تشخیص زودهنگام آن می باشد. هدف ما تولید OCT ارزان قیمت است تا کلینیک های بیشتری بتوانند از این دستگاه استفاده کنند.
تحقیقات این تیم
پژوهشگران دانشگاه دوک، نوعی ابزار جدید توموگرافی انسجام نوری ارائه دادند که هزینه کمتری دارد. طیف‌نگار این ابزار توسط وکس و “سانگون کیم”(Sanghoon Kim)، دانشجوهای سابق این دانشگاه طراحی شد. طیف‌نگارهای قدیمی، با استفاده از ترکیبات فلزی و نور مستقیم ایجاد می‌شوند و لنزها و آینه‌های زیادی نیاز دارند. مجموعه این عناصر می‌توانند امکان تشخیص دقیق را فراهم کنند اما گاهی تغییرات کوچک مکانیکی و یا حتی تغییر دما، منجر به بروز اشتباه می‌شود.
طراحی طیف‌نگار “وکس” به شکلی است که نور را روی یک مسیر دایره‌ای متمرکز می کند. این مسیر دایره ای روی محلی از جنس پلاستیک چاپ سه‌بعدی قرار دارد. از آنجایی که مسیر نور طیف‌سنج دایره‌ای است، هرگونه انبساط یا انقباض ناشی از تغییرات دما به صورت متقارن رخ می‌دهد. این دستگاه همچنین از یک ردیاب(موج‌یاب) بزرگتر در پایان مسیر نور استفاده می کند تا احتمال ناهماهنگی را کاهش دهد.
دستگاه های OCT قدیمی بیش از 60 پوند وزن دارند، کل میز را اشغال می کنند و قیمتی بین 50000 تا 120000 دلار دارند. وزن دستگاه OCT جدید چهار پوند است و انتظار می رود این دستگاه با قیمت کمتر از 15000 دلار فروخته شود.
وکس ادامه داد: دستگاه‌های OTC قدیمی ، به یک اتاق جداگانه نیاز دارند. اما این دستگاه جدید، به راحتی روی یک قفسه و یا روی میز کار قرار می‌گیرد و استفاده از آن نیز بسیار آسان است.
کارآزمایی بالینی
J. Niklas Ulrich، جراح شبکیه چشم و دانشیار چشم پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه کارولینای شمالی است. او در یک مطالعه جدید، اسکنر OCT جدید را در برابر یک ابزار تجاری تولید شده توسط مهندسی هایدلبرگ آزمایش کرد. او تصویربرداری بالینی را بر روی هر دو چشم 60 بیمار انجام داد. نیمی از داوطلبان سالم و نیمی دیگر مبتلا به نوعی بیماری شبکیه بودند.
برای مقایسه تصاویر تولید شده توسط هر دو ابزار، محققان از نسبت کنتراست به نویز استفاده کردند. نسبت کنتراست به نور، معیاری است که اغلب برای تعیین کیفیت تصویر در تصویربرداری پزشکی استفاده می شود.
نتیجه گیری
نتایج کارازمایی بالینی نشان داد که بر اساس این معیار؛ اسکنر OCT قابل حمل کم‌هزینه، کنتراست مفیدی را ارائه می دهد. نسبت کنتراست به نویز در اسکنر OCT جدید، تنها 5.6 درصد کمتر از دستگاه تجاری بود. در نتیجه می تواند امکان تشخیص بالینی را فراهم کند.
اولریش گفت: از کیفیت تصاویر دستگاه های ارزان قیمت بسیار تحت تأثیر قرار گرفتم. آن ها کاملاً قابل مقایسه با ماشین های تجاری استاندارد ما هستند. این دستگاه برخی از تجهیزات جانبی اسکنر های OCT+ 100000 دلاری را ندارد. اما امکان تشخیص دقیق بیماری های شبکیه و نظارت بر پیشرفت درمان در این دستگاه امکان پذیر است. راه اندازی سریع و آسان با فضای کمی که اشغال می‌کند به دستگاه اجازه می‌دهد در مکان های کوچکتر عملکرد خوبی داشته باشد. من امیدوارم که توسعه این OCT کم هزینه دسترسی بیماران به فناوری OCT را بهبود بخشد. همچنین به حفظ بینایی در کارولینای شمالی و سطح جهانی کمک کند.
وکس در حال تجاری سازی این دستگاه از طریق یک شرکت نوپا به نام Lumedica است. این شرکت جدید در حال حاضر ابزارهای نسل اول را برای کاربردهای تحقیقاتی تولید و به فروش می رساند. آن ها امیدوارند در آینده نزدیک از پشتوانه سرمایه گذاری بهره مند شوند. این شرکت همچنین در حال مذاکره برای قراردادهای مجوز بالقوه با شرکت های خارجی است.
وکس می‌گوید: «علاقه زیادی از سوی افرادی که می‌خواهند OCT را به بخش‌های جدید جهان و همچنین به جمعیت‌های محروم در ایالات متحده ببرند، وجود دارد. امروزه با افزایش تعداد مبتلایان به رتینوپاتی دیابتی در کشورهایی مانند ایالات متحده، هند و چین مواجه هستیم. امیدواریم بتوانیم با افزایش چشمگیر دسترسی به این فناوری، بینایی افراد زیادی را نجات دهیم.»
منابع:
- Materials provided by Duke University. Note: Content may be edited for style and length.
- Ge Song, Kengyeh K. Chu, Sanghoon Kim, Michael Crose, Brian Cox, Evan T. Jelly, J. Niklas Ulrich, Adam Wax. First Clinical Application of Low-Cost OCT. Translational Vision Science & Technology, 2019; 8 (3): 61 DOI: 10.1167/tvst.8.3.61
مترجم: فائزه الیاسی | ویراستاری و تولید محتوا: مطهره تقی پور
