تحولی عظیم در تصویربرداری پزشکی با استفاده از یک فناوری

به گزارش فناوری فرهنگی در دهه های اخیر ابزارهای گران قیمت سونوگرافی جهت تشخیص از بلورهای پیزوالکتریک به عنوان مولد امواج اولتراسوند استفاده کرده اند. ابزار سونوگرافی بر روی تراشه با داشتن بیش از ده هزار مبدل ریزماشین تنها بر روی یک پروب، امیدهای فراوانی را جهت شخصی سازی چنین دستگاه گران قیمتی تنها با مبلغی در حدود دوهزار دلار یعنی دو درصد قیمت دستگاه های تجاری فراهم آورده است.
دستگاه Butterfly iQ ابزار سونوگرافی ارزان قیمت کوچک و دارای هوش مصنوعی است که می‌تواند موجب انقلابی در تصویربرداری پزشکی بیمارستان‌ها، درمانگاه‌ها، تغییر سلامت جهانی شده و سرانجام به محصولی مصرفی رایج در خانه‌ها تبدیل شود. این دستگاه تاکنون موفق به کسب مجوز سازمان غذا و دارو برای استفاده در 13 مورد بالینی، از جمله اسکن‌های قلبی، آزمایش‌های جنینی و مامایی، و بررسی‌های اسکلتی عضلانی شده است. همچنین دستگاه بر روی گوشی‌های آیفون شخصی قابل نصب بوده و فروش آن از سال 2018 با قیمت اولیه حدود 2000 دلار آغاز خواهد شد. با این حال، سازندگان این دستگاه امیدوار به کاهش قیمت آن هستند. پیش‌بینی شده در دو سال آینده ابزاری که از طریق امواج اولتراسوند قادر به ارزیابی بیماران است و نیز قرصی که پس از بلعیدن، می‌توان به دنبال آثار سرطان در بدن افراد بود، ارائه شوند. در فناوری «سونوگرافی بر روی تراشه» از رویکردهای تولید انبوه تراشه‌های رایانه‌ای بهره‌گیری می‌شود.

امروزه در سیستم‌های سونوگرافی از بلورهای پیزوالکتریک استفاده می‌شود که انرژی الکتریکی را به ارتعاشاتی از نوع امواج مافوق صوت تبدیل می‌کنند. سیستم سونوگرافی معمولی دارای یک نمایشگر و چندین دسته برای تصویربرداری از عمق‌های مختلف درون بدن است و می‌تواند هزینه‌ای بالغ بر صد هزار دلار داشته باشد. این درحالی است که، دستگاه‌های کوچکتر و ارزان‌تری مثل محصولات Vscan شرکت GE نیز وجود دارند که همچنان از فناوری گران‌قیمت پیزوالکتریک و نیز چندین پروب استفاده می‌کنند و در عین حال قیمتی بین هشت تا بیست هزار دلار دارند.

توسعه فناوری مبتنی بر تراشه iQ فرایندی دو مرحله‌ای است: نخست مهندسین شرکت Butterfly ، پیزوالکتریک را با ریزماشینی جایگزین کردند که همچون طبل کوچک برای تولید ارتعاش رفتار می‌کند. درون این مبدل ریزماشینی اولتراسوند خازنی (CMUT) ولتاژ اعمال شده از یک پوسته را برای ارسال امواج اولتراسوند به داخل بدن به حرکت درمی‌آورد. امواج برگشتی از بافت‌های مختلف بدن، بر روی پوسته جابه‌جا شده و به صورت سیگنالی الکتریکی برای تشکیل تصویر ثبت می‌شوند. سیستم‌های سونوگرافی معمول برای مقاصد بالینی متفاوت به پروب‌های مجزایی نیاز دارند، زیرا بلورها در زمان ساخت باید به گونه‌ای تنظیم شوند که بتوانند موج اولتراسوند صحیح را برای عمقی مشخص تولید کنند. اما ابزار iQ ارائه شده توسط شرکت Butterfly با داشتن ده هزار مبدل ریزماشینی بر روی یک پروب می‌تواند محدوده دینامیکی بالایی را فراهم کند.
دوم، نوآوری دیگر کنارگذاشتن سیم‌کشی‌های متصل کننده پروب معمول پیزوالکتریک به کنترل‌های الکترونیکی و نمایشگرها بود. ریزماشین‌های شرکت Butterfly به طور مستقیم به لایه‌ای از نیمه‌هادی متصل هستند که واجد تمام تقویت کننده‌ها، پردازنده‌های سیگنال و سایر موارد مورد نیاز است.
طبق گفته کارشناسان، این فناوری امیدوارکننده به نظر می‌رسد و هم اکنون در حال آزمایش توسط برخی از پزشکان است ولی کیفیت تصویر حاصل از آن پایین‌تر از سیستم‌های بزرگ است و مشکلاتی در زمینه انتقال تصاویر به پایگاه‌های داده‌ای بیمارستان‌ها به منظور ذخیره‌سازی وجود دارد. فرای قیمت و قابلیت حمل، فناوری iQ شرکت Butterflyاز هوش مصنوعی برای دریافت و تجزیه و تحلیل تصاویر استفاده می‌کند. برای مثال هنگامی که در آزمایش قلبی پروب در تماس با قفسه سینه بیمار قرار داده می‌شود، صفحه نمایش آیفون در یافتن نقطه صحیح به آن‌ها کمک می‌کند. همچنین تحلیل ساده تصویر اولتراسوند توسط آیفون برای اندازه‌گیری «کسر خروجی»، نشان‌دهنده پمپاژ خون در قلب است. هوش مصنوعی استفاده شده در این فناوری است که آن را به عنوان جایگزین بالقوه مطرح ساخته است. همچنین، با استفاده از راهنمای سیستم iQ می‌توان تصاویر مناسب را تهیه و به متخصص ارسال نمود و یا توسط راهنمای سیستم مرحله بعدی را تعیین کرد.
فناوری‌های همگرا به عنوان یکی از اولویت های معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری مطرح است در همین راستا نیز از ابتدای سال ۹۴ برنامه ترویج و آموزش فناوری‌های همگرا در سایت فناوری‌های همگرا به نشانی nbic.isti.ir آغاز شده است. همچنین ارتقای نقش‌آفرینی حوزه‌های مختلف فناوری برای دستیابی به محصولات نوظهور و با اثرات اقتصادی و اجتماعی بالا، یکی از اقداماتی است که مرکز راهبردی فناوری های همگرا در معاونت علمی در راستای آن فعالیت می کند.

منبع: معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری