روش جدیدی برای تشخیص عوارض پوستی دیابت

 22 فوریه 2021- تحقیقات یک تیم چند رشته ای که اخیراً در ژورنال IEEE Transactions on Medical Imaging منتشر شده است، نشان داد که عوارض پوستی دیابت قندی، توسط تصویربرداری polarized hyperspectral و یادگیری ماشین، در مراحل اولیه قابل تشخیص است.

در این نشریه، محققان با استفاده از فن آوری نوظهور مبتنی بر فوتونیک، و راه حل های نوآورانه در یادگیری ماشین و ویژگی های فیزیولوژیکی قطعی، یک روش تشخیصی را معرفی کرده اند که قادر به ارزیابی عوارض پوستی دیابت در مراحل اولیه است.

پرفسورAlexander Bykov ، استاد دانشگاهOulu ، گفت: در این کار، ما اعتبار بالینی دستگاه نوری خود و روشی را که در قالب پروژه آکادمی فنلاند توسعه داده بودیم، سنجش کردیم. این روش به ما اجازه می دهد تا عوارض پوستی دیابت را در مراحل اولیه تشخیص و همچنین غربالگری گسترده ای را بدون تماس با پوست انجام دهیم.

ما بطور بالینی یک دستگاه نوری جمع و جور و قابل حمل را برای ارزیابی خصوصیات عملکردی بدون تماس با پوست انسان آزمایش کردیم. این دستگاه می تواند بدون تماس با پوست، نقشه های فضایی میزان اکسیژن خون، و محتوای خون را اندازه گیری کند و تغییرات ساختار کلاژن پوست را ارزیابی نماید. برای دستیابی به این هدف، فناوری های تصویربرداری hyperspectral، با تکنولوژی سنجش پلاریزاسیون با هم ترکیب شده و از الگوریتم های پیشرفته پردازش سیگنال مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی، استفاده شد.

تصویربرداری hyperspectral، تکنیکی است که تصویربرداری معمولی را با طیف سنجی متحد می کند. این فناوری که در ابتدا به عنوان یک سیستم ماهواره ای پیچیده یا سیستمی برای هواپیما توسعه یافته بود، سرانجام در ابزاری تصویربرداری کوچکی استفاده شد که می تواند برای کاربردهای پزشکی ، صنعتی و سایر برنامه های مرتبط مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از این فناوری می توان هم اطلاعات مکانی و هم اطلاعات طیفی یک شی را بدست آورد. تصویر 3 بعدیبه دست آمده (دو بعد فضایی و یک بعد طیفی) شامل حدود صد باند طیفی یا بیشتر برای هر پیکسل اندازه گیری شده از یک جسم است. این اطلاعات دقیق طیفی و مکانی، امکان تجزیه و تحلیل دقیق هر جسم یا محیط را فراهم می کند. از طرف دیگر، سنجش پلاریزاسیون نوری ارزیابی از راه دور تغییرات ساختاری درون جسم، که توسط تصویربرداری متعارف hyperspectral ، دیده نمی شود، را امکان پذیر می کند. پیاده سازی الگوریتم های شبکه عصبی امکان پردازش تصویر را تقریبا در زمان واقعی براساس مدل های عددی پیشرفته، به عنوان مثال، مدل پوستی هفت لایه ای که در این مطالعه استفاده شد، فراهم می کند.

از این سیستم برای آشکار کردن تغییرات اولیه در گردش خون در پوست و ساختار پوستی بیماران دیابتی استفاده شد. ارزیابی سطح پشتی پا نشان داد که در پوست پای بیماران دیابتی در مقایسه با گروه کنترل (داوطلبان سالم)، محتوای خون و در عین حال سطح اکسیژن کمتر است. علاوه بر این، شاخص پلاریزاسیون در گروه دیابتی افزایش یافته است که به تغییرات ساختار کلاژن پوست مربوط می شود. بنابراین، نتایج مطالعات امکان سنجی، و همچنین آزمایشات واقعی بر روی بیماران دیابتی و داوطلبان سالم، به وضوح توانایی این روش پیشرفته را برای تمایز گروه های دیابتی و کنترل نشان داد.

تشخیص به موقع اختلالات پوستی ناشی از دیابت در مراحل اولیه بسیار مهم است. زیرا در افراد دیابتی، سطح بالای قند خون باعث آسیب به بسیاری از مناطق بدن مانند چشم، کلیه، و پاها می شود. تغییرات متابولیکی در دیابت منجر به انسداد عروق بزرگ می گردد اما گردش خون در عروق کوچک اندامهای تحتانی را نیز مختل می کند. این تغییرات باعث عوارضی می شود که عمده ترین آنها زخم پای دیابتی است. این بیماری در 2-6٪ از بیماران مبتلا به دیابت نوع 1 و 2 در طول زندگی رخ می دهد. در صورت عدم درمان، زخم های دیابتی ممکن است عفونی شده و دچار نکروز بافتی عمیق شوند که ممکن است به قطع عضو منجر گردد. قطع اندام، احتمالاً شدیدترین عارضه ی دیابت است و کیفیت زندگی را به طرز چشمگیری کاهش می دهد و یک بار سنگین بر سیستم مراقبت های بهداشتی تحمیل می کند. هزینه های اقتصادی قطع عضو نیز بسیار زیاد است. با توجه به پیر شدن جمعیت، تعداد بیماران در معرض خطر در دهه ی آینده افزایش خواهد یافت.

 ضایعات میکرووسکولار در سال اول دیابت و حتی در وضعیت پیش دیابتی قبل از ظهور علائم و عوارض بالینی ثبت شده است. تشخیص به موقع ضایعات و به دنبال آن درمان مناسب، امکان برگشت روند پیشرفت آنها در مراحل اولیه بالینی را فراهم می کند، بنابراین موجب حفظ سلامتی، صرفه جویی در زندگی و پول می شود.این سیستم جدید، به طور بالقوه قادر به نظارت بر روند ترمیم و درمان زخم، از جمله زخم پای دیابتی، سوختگی پوست، یا عوارض بعد از عمل مرتبط با اکسیژن رسانی ناکافی بافت است.

مطالعه حاضر متمرکز بر بیماران دیابتی بود. یک عیب رایج در روشهای فعلی که پزشکان برای تشخیص عوارض دیابتی پوستی در دسترس دارند، عدم توانایی آنها در ارزیابی متابولیسم بافت به روش غیر تهاجمی و غیر تماسی و همچنین تعیین محل مناطقی از پوستی است که به احتمال زیاد در معرض ایجاد زخم های تروفیک می باشند.

یکی از راههای بهبود کیفیت تشخیص، استفاده از روشهای نوری hyperspectral و polarization-sensitive  است. مزایای این روش عدم تهاجمی بودن، وضوح بالا و هزینه ی کم آن است. با استفاده از اطلاعات به دست آمده توسط روشهای غیرتهاجمی تصویربرداری نوری، شناسایی بیمارانی که در معرض خطر بالایی برای ابتلا به سندرم پای دیابتی هستند و ارزیابی اندامهای تحتانی آنها که مستعد ابتلا به زخم است، امکان پذیر می باشد.

محققان تصور می کنند که این روش پیشنهادی می تواند به پزشکان کمک کند تا در تشخیص و تصمیم گیری هدفمندتر عمل کنند. این روش می تواند در آینده برای خود نظارتی توسط بیماران مورد استفاده قرار گیرد، و با استراتژی مراقبت های بهداشتی شخصی سازگار شود.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2021-02-method-reveals-skin-complications-diabetes.html