به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشگران اخیراً فناوری‌ای را معرفی کرده‌اند که با استفاده از آرایه‌های چندلنزی اولتراسوند امکان تصویربرداری سه‌بعدی گسترده از شبکه‌های میکروعروقی در سطح کل اندام را فراهم می‌کند. این مطالعه نشان می‌دهد که میدان دید وسیع همراه با وضوح میکرومتری می‌تواند برای نخستین بار بسیار بزرگ‌تر از آنچه پیش‌تر ممکن بود، رگ‌های بسیار کوچک درون اندام‌ها را رصد کند. این دستاورد به شکلی چشمگیر توانایی بهبود تشخیص بیماری‌های مرتبط با میکرو‌عروق را ارتقا می‌دهد و دریچه‌ای نو به سوی فهم بهتر جریان خون و ساختار رگ‌ها در سطح بافت باز می‌کند.

مقیاس میدان دید و وضوح تصویر

در این پژوهش، محققان موفق شدند حجم‌هایی تا حدود ۱۲۰ × ۱۰۰ × ۸۲ میلی‌متر مکعب را با وضوحی در حدود ۱۲۵ میکرون تصویربرداری کنند، رقمی که پیش از این برای اندام‌های بزرگ تقریباً غیرقابل دسترس بود. استفاده از نرخ حجمی بالا (در گزارش‌ها نرخ تقریباً ۳۱۲ هرتز نیز ذکر شده است) به ثبت سریع تغییرات جریان خون کمک می‌کند. این ترکیب میدان دید وسیع و وضوح بالا به محققان اجازه داد تا نه تنها رگ‌های اصلی بلکه شبکه‌های پیش‌کاپیلاری و مویرگی را نیز به صورت یکپارچه ببینند و مسیر جریان خون را در عمق بافت دنبال کنند. این سطح از جزئیات برای نخستین بار امکان داده است تا ساختار و دینامیک میکروعروق در اندام کامل با حساسیت بالا بررسی شود.

طراحی آرایه‌های چندلنزی و تکنیک ULM

فناوری کلیدی این پیشرفت، طراحی آرایه چندلنزی اولتراسوند است، مجموعه‌ای از لنزهای صوتی با زوایای متنوع که میدان دید وسیع را بدون افت وضوح امکان‌پذیر می‌سازند. در این روش چندلنزی، حسگرها از زوایای مختلف امواج بازتابی را دریافت می‌کنند و با الگوریتم‌های پردازش، بازسازی سه‌بعدی انجام می‌شود. علاوه بر این، تکنیک موقعیت‌یابی میکروحباب‌ها Ultrasound Localization Microscopy  به کار گرفته شده است؛ در این روش میکروحباب‌های بسیار ریز به جریان خون تزریق می‌شوند و سپس موقعیت آن‌ها در هر فریم با دقت بالا ثبت می‌شود تا نقشه بسیار دقیق رگ‌ها به‌دست آید. ترکیب آرایه چندلنزی با ULM منجر به تصویربرداری میکروجزییات عروقی در عضوهای بزرگ شده است، کاری که پیش از این عمدتاً فقط در مدل‌های حیوانی کوچک ممکن بود.

کاربردهای بالقوه در حوزه پزشکی و پژوهش

این فناوری قابلیت‌های تازه‌ای برای تشخیص و پژوهش فراهم می‌کند. از منظر پزشکی، مشاهده میکروعروق با وضوح بالا در سطح کل اندام می‌تواند امکان تشخیص زودهنگام اختلالات مانند نارسایی کلیوی، اختلالات میکرو­عروقی دیابتی، و مشکلات جریان خون در قلب را افزایش دهد. جریان خون میکروعروقی با این روش قابل مشاهده می‌شود، درحالی‌که روش‌های سنتی غالباً به رگ‌های بزرگ‌تر دسترسی دارند. علاوه‌بر‌آن، در پژوهش‌های دارویی امکان بررسی اثرات درمان‌ها بر شبکه میکروعروق فراهم می‌شود؛ مثلاً اینکه چگونه دارویی می‌تواند جریان یا بازسازی عروق را در بافت تحت تأثیر قرار دهد. از جنبه تحقیقاتی نیز فناوری درک بهتری از فرآیندهای درون بافتی ایجاد می‌کند، برای مثال، اینکه عملکرد رگ‌ها چگونه بافت را تأمین می‌کند، چگونه بازسازی عروق پس از آسیب انجام می‌شود، یا چگونه جریان میکروخون در شرایط مختلف تغییر می‌کند. این دیدگاه سه‌بعدی و زمان‌محور می‌تواند داده‌هایی فراهم آورد که تا امروز به‌سختی قابل حصول بودند.

ارزیابی جریان خون در شرایط استرس بافتی

یکی از کاربردهای بالقوه این فناوری، بررسی تغییرات جریان میکرو‌عروق در شرایط استرس بافتی است. پژوهشگران می‌توانند با ثبت تصاویر سه‌بعدی و زمان‌محور، واکنش شبکه رگ‌ها به کمبود اکسیژن، التهاب یا فشار مکانیکی را دنبال کنند. این امکان تحلیل دقیق‌تر و زودهنگام وضعیت اندام‌ها را فراهم می‌کند، به طوری که حتی تغییرات کوتاه‌مدت در توزیع خون یا سرعت جریان شناسایی می‌شوند. این داده‌ها می‌تواند برای پیش‌بینی آسیب بافتی، طراحی درمان‌های هدفمند و مطالعه مکانیسم‌های بازسازی عروق در شرایط آزمایشگاهی و بالینی بسیار ارزشمند باشد.

مقایسه با تکنیک‌های تصویربرداری مرسوم

فناوری چندلنزی اولتراسوند نه تنها وضوح بالاتری نسبت به MRI و سی‌تی ارائه می‌دهد، بلکه امکان رصد جریان خون در زمان واقعی را نیز فراهم می‌کند. برخلاف روش‌های سنتی که عمدتاً تصاویر مقطعی یا دو‌بعدی ارائه می‌دهند، این سیستم اطلاعات پویا و سه‌بعدی از کل شبکه میکروعروقی ارائه می‌کند. علاوه‌بر‌این، نیاز به مواد حاجب رادیواکتیو یا یونیزان ندارد و غیرتهاجمی است، که ریسک‌های بالینی را کاهش می‌دهد. چنین مزایایی می‌تواند در مطالعات تشخیصی و تحقیقاتی، به ویژه در اندام‌های حساس یا بیمارانی با محدودیت‌های پزشکی، تحول ایجاد کند.

چالش‌ها و محدودیت‌های پیش رو

با وجود این پیشرفت، موانعی نیز وجود دارد. اول اینکه حجم داده‌های تولید شده بسیار عظیم است و نیازمند منابع محاسباتی و ذخیره‌سازی بالا است؛ پردازش میلیون‌ها فریم و بازسازی سه‌بعدی نیازمند سخت‌افزار و نرم‌افزار قدرتمند است. همچنین، حرکت طبیعی اندام‌ها مانند ضربان قلب، تنفس، و لرزش بدن می‌تواند کیفیت تصاویر را مختل کند و نیاز به الگوریتم‌های تصحیح حرکت دارد که در اندام‌های بزرگ هنوز بهینه نشده‌اند. علاوه بر این، برای تبدیل این فناوری به ابزار معمول در مراکز بالینی، لازم است هزینه‌ها کاهش یابد، سخت‌افزار ساده‌تر شود، استانداردهای بالینی تعریف شود و آموزش مناسبی برای کاربران فراهم گردد. هرچند پژوهشگران قدم‌های اولیه را برداشته‌اند، مسیر انتقال به بیمارستان و کلینیک هنوز کامل نیست. اگر این فناوری با موفقیت وارد بازار بالینی شود، می‌تواند تحولی در نحوه ارزیابی سلامت عروق خلق کند. تصور کنید که در مطب پزشک یا هنگام بستری شدن در بیمارستان، بتوان جریان خون میکروعروقی یک عضو را با وضوح میکرومتری بررسی کرد، بازسازی عروق را قبل از شکل‌گیری آسیب شدید مشاهده نمود و پاسخ به درمان را به دقت پیگیری کرد. این سطح از قابلیت می‌تواند به پزشکی دقیق نزدیک‌تر شود، جایی که هر بیمار تصویری از وضعیت میکروعروق خود دریافت می‌کند و درمان بر پایه آن تطبیق می‌یابد. همچنین، در تحقیقات پایه زمینه‌هایی از جمله تأثیر داروها بر رگ‌زایی، تغییرات عروقی در جریان بیماری‌ها، بازسازی بافت پس از آسیب شدید یا پیوند، اکنون می‌توانند با دقت بیشتری مورد مطالعه قرار گیرند. در بلندمدت، ممکن است این فناوری به ابزار استاندارد برای پایش سلامت میکروعروقی تبدیل شود.
به طور کلی، فناوری مبتنی بر آرایه‌های چندلنزی اولتراسوند نشان داده است که امکان تصویربرداری سه‌بعدی و زمان‌محور از شبکه‌های میکروعروقی در سطح اندام کامل وجود دارد. این دستاورد ترکیب میدان دید وسیع، وضوح بسیار بالا، و ثبت دینامیک جریان خون را فراهم آورده است. اگر چه هنوز چالش‌ها و مراحل توسعه بالینی باقی مانده‌اند، اما این مسیر را برای کاربرد میکروعروقی با وضوح بالا در تشخیص، تحقیق و درمان هموار کرده است. با پیشرفت بیشتر، ممکن است شاهد شکل‌گیری نسل جدیدی از ابزارهای تصویربرداری باشیم که سلامت عروق را در مقیاسی مشاهده می‌کنند که تاکنون امکان‌پذیر نبود.

پایان مطلب./