کد خبر: ۳۷۳۷۷
|
۱۹ شهريور ۱۴۰۲ | ۱۰:۳۲

ساخت دستگاه جدید جیبی با قابلیت تشخیص عفونت پوستی

دستگاهی که از یک برنامه تلفن هوشمند یا تبلت اجرا می‌شود، که امکان تصویربرداری پیشرفته از زخم را برای شناسایی عفونت فراهم می‌کند.

به گزارش خبرنگار «نبض فناوری» تشخیص زخمی که در حال عفونی شدن است برای پزشکان بسیار دشوار است. علائم و نشانه‌های بالینی نادقیق هستند و روش‌های شناسایی باکتری‌ها می‌تواند زمان‌بر و غیرقابل دسترس باشد، بنابراین تشخیص می‌تواند ذهنی و وابسته به تجربه پزشک باشد. اما اگر عفونت به سرعت درمان نشود، می‌تواند بهبودی را متوقف کند یا به بدن سرایت کند و سلامتی بیمار را در معرض خطر جدی قرار دهد. یک تیم بین المللی از دانشمندان و پزشکان راه حلی را ارائه دادند. دستگاهی که از یک برنامه تلفن هوشمند یا تبلت اجرا می‌شود، که امکان تصویربرداری پیشرفته از زخم را برای شناسایی عفونت فراهم می‌کند. مراقبت از زخم یکی از گران ترین و نادیده گرفته‌ترین تهدیدهای امروزی برای بیماران و به طور کلی ما است.

روشن کردن جراحات

دانشمندان دستگاهی به نام Swift Ray 1 ابداع کردند که می‌تواند به گوشی هوشمند و به نرم افزار Swift Skin and Wound متصل شود. این می‌تواند عکس‌های درجه پزشکی، تصاویر ترموگرافی مادون قرمز (که حرارت بدن را اندازه‌گیری می‌کند)، و تصاویر فلورسانس باکتریایی (که باکتری‌ها را با استفاده از نور بنفش نشان می‌دهد) راثبت کند. هیچ یک از این تصاویر به تنهایی برای شناسایی عفونت کافی نیست. بازرسی بالینی دقت پایینی دارد، همانطور که ترموگرافی تغییرات حرارتی ناشی از التهاب و عفونت را اندازه گیری می‌کند. فلورسانس باکتریایی فقط می‌تواند به سطح زخم که به طور طبیعی آلوده به باکتری است نشان داده شود، بنابراین روش‌های بیشتری برای تمایز بین آلودگی و زخم عفونی مورد نیاز است. تحقیقات نشان داده است که تصویربرداری باکتریایی به هدایت کار پزشکان برای برداشتن بافت غیرقابل زنده کمک می‌کند، اما به تنهایی نمی‌تواند عفونت را شناسایی کند. ترموگرافی بینشی از تغییرات التهابی و گردش خونی که در زیر پوست اتفاق می‌افتد را فراهم می‌کند. دانشمندان به دنبال ترکیب این روش‌ها برای رسیدن به روشی بودند که نیازی به چندین دستگاه گران قیمت نداشته باشد، بر نقاط ضعف هر روش تصویربرداری غلبه کند و بتواند معیاری عینی برای بهبود زخم ارائه دهد. آنها برای آزمایش دستگاه خود، 66 بیمار مجروح را استخدام کردند. زخم‌های آن‌ها هیچ نشانه‌ای از گسترش بیشتر عفونت نشان نمی‌داد، حاوی جسم خارجی نبود و قبلاً با آنتی‌بیوتیک یا فاکتورهای رشد درمان نشده بود. زخم‌های بیماران قبل از تصویربرداری کشف، تمیز و خشک شد و سپس طبق معمول مراقبت شد. تصویری از سلامت این تصاویر توسط محققی که برای فرآیند مراقبت از زخم حضور نداشت، بررسی شد. چهار الگو شناسایی شد. زخم هایی که در آن زخم گرمتر از پوست سالم نبود و فلورسانس باکتریایی وجود نداشت «غیر ملتهب» در نظر گرفته شد، در حالی که زخم‌هایی که کمی گرمتر از پوست سالم بودند و فلورسانس باکتریایی نداشتند یا فلورسانس کمی داشتند، «التهاب» در نظر گرفته شدند. دو الگوی آخر  زخم‌هایی که به طور قابل ملاحظه ای گرم‌تر بودند، با یا بدون فلورسانس باکتریایی  هر دو به عنوان عفونی تعیین شدند، زیرا همه پزشکانی که این زخم‌ها را بررسی کرده بودند آنها را عفونی می‌دانستند. از 66 زخم، 20 زخم غیر ملتهب، 26 زخم ملتهب و 20 زخم عفونی در نظر گرفته شدند. محققان تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی را انجام دادند و از الگوریتمی استفاده کردند تا ببینند آیا یک مدل یادگیری ماشینی می‌تواند این دسته‌بندی‌های مختلف زخم را به دقت شناسایی کند. آنها دریافتند که این مدل قادر است هر سه را به خوبی شناسایی کند، با دقت کلی 74٪. هنگام تمایز بین زخم‌های عفونی و غیر عفونی، مدل به درستی 100٪ زخم های عفونی و 91٪ زخم های غیر عفونی را شناسایی کرد.

یک ابزار جدید در جعبه

محققان خاطرنشان کردند که تصاویر همیشه باید در زمینه پزشکی آنها در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، زخمی که به اندازه کافی خنک است که به عنوان غیر ملتهب طبقه بندی شود، می‌تواند خون محدودی داشته باشد و بهبودی را به خطر بیندازد. اما از آنجا که Swift Ray 1 همراه با نرم افزار Swift Skin and Wound به پزشکان اجازه می‌دهد تا روش‌های متعددی را برای شناسایی عفونت ترکیب کنند، ابزارهای در دسترس آنها را بدون نیاز به استفاده از چندین دستگاه گران قیمت افزایش می‌دهد که در آینده می‌تواند امکان تشخیص سریع و دقیق را برای هر بیمار مجروح فراهم کند و ارزیابی‌های موثرتر پزشکی از راه دور را امکان‌پذیر سازد.

طبق گفته محققان، این یک مطالعه آزمایشی بود و مطالعات بعدی برنامه ریزی شده است. در آینده، جمعیت‌های بیمار با انواع زخم‌های بیشتری برای اعتبارسنجی در بین جمعیت‌ها مورد نیاز است. بهبود زخم از طریق تعامل سه جزء کلیدی حاصل می‌شود: مجموعه‌ای از سلول‌های پیش‌ساز که می‌توانند تکثیر شوند و به فیبروبلاست‌ها و کراتینوسیت‌ها تمایز یابند. نئوآنژیوژنز برای بازگرداندن جریان خون به آسیب و تامین مواد مغذی و سلول‌ها به زخم. و یک سیستم ایمنی مناسب که قادر به ایجاد یک پاسخ التهابی کنترل شده است. هنگامی که این اجزا از کار بیفتند، بهبود زخم متوقف می‌شود و یک زخم مزمن، التیام نمی یابد. زخم‌های مزمن با توقف در پیشرفت مراحل بهبود زخم، به ویژه در مرحله التهابی مشخص می شوند. عفونت‌ها یک محرک رایج برای ایجاد زخم‌های مزمن و پیچیده تر شدن، بهبود زخم هایی هستند که قبلاً در مرحله التهابی متوقف شده اند. از آنجایی که پوست و زخم ها محیط های غیر استریل هستند، به طور گسترده پذیرفته شده است که عفونت زخم در طیفی رخ می‌دهد که از آلودگی، کلونیزاسیون، عفونت موضعی و گسترش عفونت به عفونت سیستمیک می رسد. بنابراین، یک چالش رایج برای پزشکان این است که بین زخم‌های آلوده و کلونیزه و زخم‌های دارای عفونت‌های موضعی ظریف تمایز قائل شوند تا قبل از اینکه عفونت به مشکل مهم‌تری تبدیل شود، درمان به موقع ارائه شود. متأسفانه، از آنجایی که بازرسی بالینی به تنهایی دقت زیر 60 درصد را در شناسایی زخم‌های عفونی نشان داده است، نیاز مبرمی برای شناسایی کمک‌های تشخیصی وجود دارد که می‌توانند به دستیابی به بازده بهتر کمک کنند. به طور سنتی، ارزیابی میکروبیولوژیکی از زخم و نواحی اطراف زخم برای رد وجود عفونت استفاده می‌شود. با این حال، کشت‌ها، تکنیک‌های مولکولی و سایر نتایج تشخیصی جریان اصلی زمان می‌برند و گاهی اوقات غیرقابل دسترس و گران هستند. ترموگرافی مادون قرمز (IRT) به عنوان ابزاری برای کمک به تشخیص التهاب و عفونت در زخم‌ها و اختلالات پوستی نویدبخش است، زیرا سیگنال‌های حرارتی IRT درجه بالایی از همبستگی را با تغییرات التهابی پوست و فرآیندهای عفونی عمیق نشان داده‌اند. با این وجود، در حالی که تغییرات حرارتی التهاب را به عنوان یک عامل برای عفونت نشان می دهد، این تغییرات را نمی توان برای تشخیص وجود یک فرآیند عفونی استفاده کرد. یکی دیگر از فناوری‌های مراقبتی که پتانسیل زیادی برای شناسایی فرآیندهای عفونی ظریف نشان داده است، استفاده از نور بنفش برای برانگیختن فلورسانس باکتریایی (BF) در زخم‌ها است. هنگامی که بارهای زیستی زخم کمتر از 104-105 باکتری در زخم ها وجود دارد، BF می‌تواند برای شناسایی وجود آنها به عنوان یک سیگنال قرمز برای ارگانیسم های تولید کننده پورفیرین یا یک سیگنال فیروزه‌ای برای آن دسته از باکتری هایی که رنگدانه های پیووردین تولید می‌کنند، با دقت تقریبا 70٪ استفاده شود. با این حال، باید توجه داشت که BF فقط می‌تواند باکتری‌های موجود در سطح زخم را شناسایی کند، زیرا این فناوری تصویربرداری فقط کمتر از 1.5 میلی‌متر به بافت‌ها نفوذ می‌کند، بنابراین هرگونه آلودگی باکتریایی عمیق‌تر یا عفونت ناشی از عوامل دیگر، مانند قارچ‌ها را از دست نمی‌دهد. بنابراین، علی‌رغم نتایج امیدوارکننده‌ای که این فناوری‌ها برای ارزیابی وجود عفونت زخم نشان داده‌اند، استفاده از آنها به تنهایی دارای کاستی‌های قابل توجهی است و استفاده ترکیبی از IRT و BF مورد بررسی قرار نگرفته است.  HSI یک مجموعه داده تصویری چند بعدی به نام هایپر مکعب، به دست می‌آورد که اطلاعات تشخیصی در مورد فیزیولوژی، مورفولوژی و ترکیب بافت ارائه می دهد. دستگاه Ray 1 مجهز به حسگرهای مادون قرمز موج نزدیک و بلند، منابع نور بنفش و LED های برد مرئی است که از این طریق امکان دریافت همزمان تصاویر نور مرئی، IRT و BF را به صورت هایپرمکعب فراهم می‌کند. همچنین با برنامه Swift Skin and Wound (Swift Medical, Toronto, ON) ادغام می‌شود و امکان اندازه‌گیری دقیق ناحیه زخم، کمی‌سازی دما و کمی‌سازی ناحیه فلورسانس را فراهم می‌کند. با این فرضیه که از طریق تجزیه و تحلیل داده‌های HSI به‌دست‌آمده با دستگاه Ray 1، زخم‌ها را می‌توان به‌عنوان فاقد پاسخ التهابی مرتبط، دارای پاسخ التهابی یا آلوده بودن دسته‌بندی کرد، هدف این مطالعه تجزیه و تحلیل مجموعه‌ای بود. از تصاویر HSI بیماران برای تعیین اینکه آیا تفاوت هایی در تصاویر بین زخم های عفونی و غیر عفونی وجود دارد یا خیر. Swift Ray 1 (Swift Medical, Toronto, ON) یک دستگاه جدید تصویربرداری فراطیفی نقطه مراقبت (HSI) است که امکان دریافت تصاویر درجه پزشکی را از طریق تلفن هوشمند فراهم می‌کند. HSI یک مجموعه داده تصویری چند بعدی به نام هایپر مکعب، به دست می‌آورد که اطلاعات تشخیصی در مورد فیزیولوژی، مورفولوژی و ترکیب بافت ارائه می دهد. دستگاه Ray 1 مجهز به حسگرهای مادون قرمز موج نزدیک و بلند، منابع نور بنفش و LED های برد مرئی است که از این طریق امکان دریافت همزمان تصاویر نور مرئی، IRT و BF را به صورت هایپرمکعب فراهم می‌کند. همچنین با برنامه Swift Skin and Wound (Swift Medical, Toronto, ON) ادغام می‌شود و امکان اندازه‌گیری دقیق ناحیه زخم، کمی‌سازی دما و کمی‌سازی ناحیه فلورسانس را فراهم می‌کند. با این فرضیه که از طریق تجزیه و تحلیل داده‌های HSI به‌دست‌آمده با دستگاه Ray 1، زخم‌ها را می‌توان به‌عنوان فاقد پاسخ التهابی مرتبط، دارای پاسخ التهابی یا آلوده بودن دسته‌بندی کرد، هدف این مطالعه تجزیه و تحلیل مجموعه‌ای بود. از تصاویر HSI بیماران برای تعیین اینکه آیا تفاوت هایی در تصاویر بین زخم های عفونی و غیر عفونی وجود دارد یا خیر. دستگاه تصویربرداری فراطیفی Ray 1. دستگاه تصویربرداری Ray 1 یک دوربین فراطیفی جیبی است که برای قرار گرفتن روی لنز دوربین گوشی هوشمند و اتصال بی سیم به برنامه Skin and Wound Swift Medical طراحی شده است. پس از اتصال، دوربین امکان دریافت همزمان این موارد را فراهم می‌کند: تصاویر نور مرئی که می‌توانند برای بازرسی بالینی، اندازه‌گیری ناحیه زخم، و شناسایی خودکار انواع بافت موجود در زخم استفاده شوند. تصاویر حرارتی مادون قرمز برای ارزیابی الگوهای عروقی و التهابی. و تصاویر فلورسانس باکتریایی برای ارزیابی بار زیستی باکتری در زخم ها، مانند تصویری که در پایین شکل ارائه شده است.

ارسال نظرات
وبگردی