11دسامبر 2023- تغییرات در رگ های خونی کوچک پیامد شایع ابتلا به دیابت است. محققان دانشگاه فنی مونیخ (TUM) و هلمهولتز مونیخ، اکنون روشی را توسعه داده اند که می تواند برای اندازه گیری این تغییرات میکروواسکولار در پوست و در نتیجه ارزیابی شدت بیماری استفاده شود. برای دستیابی به این هدف، آنها از ترکیب هوش مصنوعی(AI) و فناوری نوآورانه ی تصویربرداری اپتوآکوستیک با وضوح بالا، استفاده کردند.

این تحقیق در مجلهNature Biomedical Engineering  منتشر شده است.

روش‌های تصویربرداری اپتوآکوستیک از پالس‌های نور برای تولید اولتراسوند در داخل بافت استفاده می‌کنند. سپس امواج اولتراسوند تولید شده توسط حسگرها ضبط و به تصویر تبدیل می شوند. این سیگنال‌ها به دلیل انبساط و انقباضات کوچک بافت اطراف مولکول‌هایی ایجاد می شود که به شدت نور را جذب می‌کنند. یکی از این مولکول ها هموگلوبین است. از آنجایی که هموگلوبین در رگ‌های خونی متمرکز است، تصویربرداری اپتوآکوستیک می‌تواند تصاویر منحصربه‌فردی از رگ‌ها را به روش‌هایی که با سایر تکنیک‌های غیرتهاجمی امکان‌پذیر نیست، ارائه دهد.

اصول اولیه اپتوآکوستیک یا فوتوآکوستیک بیش از یک قرن است که شناخته شده است، اما کاربردهای عملی آن در پزشکی نسبتاً جدید است.

دکترVasilis Ntziachristos ، استاد تصویربرداری بیولوژیکی درTUM و مدیر موسسه تصویربرداری بیولوژیکی و پزشکی و مرکز مهندسی زیستی در هلمهولتز مونیخ به همراه تیمش، طیف وسیعی از روش‌های تصویربرداری اپتوآکوستیک، از جمله RSOM- مخفف raster-scan optoacoustic mesoscopyیا اسکن شطرنجی مزوسکوپی اپتوآکوستیک- را توسعه داده است.

کشف تغییرات بارز

محققان توانستند با موفقیت از RSOM برای مطالعه اثرات دیابت بر پوست انسان استفاده کنند. آنها با استفاده از تصاویر RSOM از رگ های خونی در پاهای 75 فرد دیابتی و یک گروه کنترل، ویژگی های دیابت را با استفاده از یک الگوریتم هوش مصنوعی شناسایی کردند.

آنها لیستی از 32 تغییر مهم را بر اساس تغییرات ظاهری ریز عروق پوست، ارائه دادند. این موارد شامل ویژگی هایی مانند تعداد شاخه های رگ ها یا قطر آنها بود.

اسکن شطرنجی مزوسکوپی اپتوآکوستیکامکان اندازه گیری سریع تغییرات عروقی را فراهم می کند

این واقعیت که رگ‌های خونی کوچک در پوست افراد دیابتی تغییر می‌کند، بر اساس بیوپسی- یعنی معاینه قسمت‌های کوچک برداشته‌شده از پوست- به خوبی ثابت شده است. با این حال، بیوپسی ها شرایطی که در پوست زنده وجود دارد را به طور دقیق نشان نمی دهند زیرا ممکن است رگ های خونی در نمونه های بیوپسی تغییر شکل دهند. آنها همچنین تهاجمی هستند و برای مشاهدات طولانی مدت مناسب نیستند.

از سوی دیگر، اندازه‌گیری‌های RSOM تهاجمی نیستند، کمتر از یک دقیقه طول می‌کشند و به تشعشع یا عوامل کنتراست متکی نیستند. دکتر آنجلوس کارلاس، متخصص بالینی در این مطالعه، گفت: سایر روش‌های نوری به عمق یا جزئیاتی که RSOM به آن دست می‌یابد، نمی‌رسند.

با یک اندازه گیری RSOM می توان به طور همزمان داده هایی را در مورد اعماق مختلف پوست به دست آورد. این ویژگی، پژوهشگران را قادر ساخت تا برای اولین بار تشخیص دهند که دیابت بر عروق در لایه های مختلف پوست تأثیرات متفاوتی می گذارد. به عنوان مثال، در حالی که تعداد عروق و شاخه‌های عروق در لایه ی درمال در افراد دیابتی کاهش می‌یابد، در لایه اپیدرمی نزدیک‌تر به سطح پوست افزایش می‌یابد.

ارزیابی مرحله دیابت با ترکیب ویژگی های پوست

همه ی 32 ویژگی ذکر شده در بالا تحت تأثیر پیشرفت و شدت بیماری هستند. با این حال، تنها زمانی که آنها با هم ترکیب شوند و یک امتیاز محاسبه شود، می توان بین وضعیت رگ های خونی کوچک در پوست و شدت دیابت ارتباط زمانی ایجاد کرد. این کار برای اولین بار در این مطالعه انجام شد.

دکتر Vasilis Ntziachristos، گفت: با RSOM، اکنون می توانیم اثرات دیابت را به صورت کمّی توصیف کنیم. با توانایی در حال ظهور قابل حمل کردن و مقرون به صرفه کردن RSOM، این یافته‌ها راه جدیدی را برای نظارت مستمر بر وضعیت افراد مبتلا به دیابت- بیش از 400 میلیون نفر در سراسر جهان - باز می‌کند. در آینده، با معاینات سریع و بدون درد، این امکان وجود خواهد داشت. فقط چند دقیقه در کلینیک یا حتی در خانه وقت می گذارید تا مشخص شود که آیا درمان ها تأثیر داشته اند یا خیر .

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2023-12-diabetes-skin-scanner-ai.html