یک GPS برای داخل بدن شما - مجله سرگرمی

این استاد دانشگاه MIT، دینا کتابی است.

اعتبار: سیمون سیمارد

گزارش کامل

فرآیندهای پزشکی مانند تصویربرداری اغلب احتیاج به برش دادن باز بدن افراد و یا وادار ساختن آنها به فرو بردن لوله های بزرگ حامل دوربین دارد. اما اگر همان نتایج می توانست با روش هایی به دست آید که کمتر گران ، تهاجمی، و زمانبر باشند چه؟

محققانی از آزمایشگاه هوش مصنوعی و علوم کامپیوتری MIT، (CSAIL)، به رهبری پروفسور دینا کتابی در حال کار بر روی دقیقا همین موضوع هستند با ReMix، که سیستمی است که آنها آن را به عنوان GPS داخل بدن توصیف می نمایند. ReMix می تواند محل ایمپلنت های قابل جذب درون بدن را با استفاده از سیگنال های بی سیم کم قدرت معین کند. در آزمایش های حیوانی، تیم نشان داد که می توانند ایمپلنت ها را با دقتی در حد سانتیمتر پیگیری نمایند و گفتند که ایمپلنت های مشابه زمانی می توانند برای تحویل مواد دارویی به منطقه ها خاصی از بدن مورد استفاده قرار گیرند.

برای آزمایش ReMix، گروه کتابی برای اولین بار یک نشانگر کوچک را در بافت حیوانی گذاشت. برای پیگیری حرکت آن، آنها از یک دستگاه بی سیم که سیگنال های رادیویی را در بیمار نشان می دهد و یک الگوریتم ویژه برای معین کردن مکان دقیق نشانگر استفاده کردند. این تیم از یک تکنولوژی بی سیم استفاده کرد که قبلا نشان داده اند که مقدار ضربان قلب، تنفس و حرکت را تشخیص می دهد.

جالب توجه است که نشانگر داخل بدن احتیاجی به انتقال سیگنال بی سیم ندارد. این ابزار به سادگی سیگنال ارسال شده به وسیله یک دستگاه خارج از بدن را بدون احتیاج به باتری یا هر منبع خارجی دیگر منعکس می نماید.

یک چالش کلیدی در استفاده از سیگنال های بی سیم در این روش، بسیاری از انعکاس های رقیب است که از بدن فرد پس می جهد. در حقیقت، سیگنال هایی که از پوست فرد منعکس می شوند، در حقیقت 100 میلیون برابر قدرتمندتر از سیگنال های خود نشانگر فلزی هستند.

برای غلبه بر این مشکل، تیم یک رویکرد را طراحی کرد که اساسا سیگنالهای مداخله گر پوست را از آنهایی که سعی در میزان گیری آنها دارند جدا می نماید. آنها این کار را با استفاده از یک دستگاه نیمه هادی کوچک به نام دیود انجام دادند که می تواند سیگنال ها را با یکدیگر ترکیب کند به طوری که تیم بتواند سیگنال های مربوط به پوست را فیلتر کند. برای مثال، اگر پوست در فرکانس های F1 و F2 بازتاب دارد، دیود ترکیب نوی از آن فرکانس ها مانند F1-F2 و F1 + F2 ایجاد می نماید. هنگامی که تمام سیگنال ها به سیستم بازتاب می شوند، سیستم فقط فرکانس های ترکیبی را انتخاب می نماید، و از آن طریق فرکانس های اصلی که از پوست بیمار خارج می شوند فیلتر می شوند.

رومیت روی چوودوری، استاد مهندسی برق و علوم رایانه ای در دانشگاه ایلینوی، می گوید: توانایی احساس کردن پیوسته درون بدن انسان، یک آرزوی دورِ بزرگ بوده است. یکی از مسائل امنیتی ارتباط بی سیم با یک دستگاه و موقعیت مکانی مداوم آن است. ReMix یک جهش در این جهت نشان می دهد و قسمت بی سیم دستگاه های قابل برنامه ریزی، دیگر نمی تواند یک تنگنا تلقی گردد.

یک برنامه بالقوه برای ReMix در پروتون درمانی است، که نوعی از درمان سرطان است که شامل بمباران تومورها با پرتوهای پروتونهای کنترل شده به وسیله آهن می گردد. این روش به پزشکان امکان می دهد دوزهای بالاتری از تابش را تجویز نمایند، اما احتیاج به درجه بسیار بالایی از دقت دارد و این به این معنی است که معمولا فقط به موارد خاصی از سرطان محدود می گردد.

موفقیت آن بستگی به چیزی دارد که واقعا کاملا غیرقابل اعتماد است: تومور دقیقا همان جایی است که در طول فرآیند تابش قرار گرفته است. اگر تومور حرکت می نماید، منطقه ها سالم می توانند در معرض تابش قرار گیرند. اما با یک نشانگر کوچک مانند ReMix، پزشکان می توانند موقعیت مکانی تومور را به صورت بلادرنگ بهتر معین نمایند تا بتوانند درمان را یا متوقف نمایند یا پرتو را به موقعیت درست جهت مقابله با حرکت راهنمایی نمایند. (برای روشن شدن، ReMix هنوز به میزان کافی دقیق نیست که در تنظیمات بالینی استفاده گردد - کتابی می گوید که حاشیه خطایی نزدیک به دو میلیمتر برای یک عمل واقعی ضروری است.)

نگاه به آینده

هنوز هم برای بهبود ReMix چالش هایی پیش رو قرار گرفته است. این تیم سپس امیدوار است که داده های بی سیم را با اطلاعات پزشکی مانند اسکن های MRI ترکیب کند تا دقت سیستم را بهبود بخشد. علاوه بر این، تیم همچنان به آنالیز الگوریتم و سبک سنگین کردنهای مختلفِ مورد احتیاج برای ارزیابی پیچیدگی بدن های مردم مختلف ادامه خواهد داد.

دیپک واسیشت، نویسنده اصلی مقاله نو، می گوید: ما مدلی می خواهیم که از لحاظ فنی شدنی باشد، و در عین حال هنوز هم به میزان کافی پیچیده باشد که بتواند دقیقا بدن انسان را نمایندگی کند. اگر ما بخواهیم یک روز از این تکنولوژی در بیماران مبتلا به سرطان واقعی استفاده کنیم، باید از مدل سازی بهتر ساختار فیزیکی فرد استفاده کنیم. توانایی احساس کردن پیوسته درون بدن انسان، یک آرزوی دورِ بزرگ بوده است.

ReMix با همکاری محققان بیمارستان عمومی ماساچوست (MGH) توسعه یافت. تیم می گوید که چنین سیستمی می تواند به پذیرش بیشتر مراکز پروتون درمانی، که تنها در حدود 100 تا از آنها در سراسر دنیا وجود دارد، یاری کند.

واسیشت می گوید: یک علت که [پروتون تراپی] بسیار گران است هزینه نصب سخت افزار است. اگر این سیستم ها بتوانند کاربردهای بیشتری از فن آوری را تشویق نمایند، تقاضا بیشتر خواهد شد که به معنی مراکز درمانی بیشتر و قیمت های پایین تر برای بیماران خواهد بود.

منبع:

مطالب ارائه شده به وسیله موسسه فناوری ماساچوست، CSAIL.

pariha.com: پریها مجله گردشگری، خبری، موفقیت، آشپزی و سرگرمی میباشد.

dorezamin.com: دور زمین: آشنایی با زیبایی های دنیا در مجله سرگرمی و گردشگری