مادة وهمية مستقرة للتصوير البصري والصوتي
يونيو 16, 2023
يصف هذا البروتوكول تصنيع مادة وهمية مستقرة وذات صلة بيولوجية لتطبيقات التصوير الطبي الحيوي البصري والصوتي ، وتتميز بخصائص صوتية وبصرية قابلة للضبط بشكل مستقل.
يركز بحثنا على تطوير طرق تصوير جديدة للكشف المبكر عن السرطان. في هذه الدراسة على وجه الخصوص ، ركزنا على تطوير كائن اختبار مستقر ، أو يسمى أيضا فانتوم ، للتحقق من صحة طرق التصوير القائمة على الضوء و / أو الصوت. تم اقتراح موارد مختلفة لتطوير مواد تحاكي الأنسجة في النظام البصري الصوتي.
على سبيل المثال ، PVA أو الهلاميات المائية أو البولي يوريثين أو PVCP. تركز هذه الدراسة على نوع جديد واعد من المواد يعتمد على تركيبة زيت بوليمان الأساسية ، والتي تتغلب على العديد من تحديات الضبط والاستقرار. يغطي مجال البصريات الطبية الحيوية مجموعة واسعة من طرق التصوير التي يمكن تطبيقها على بعض التحديات الرئيسية التي تواجه الطب اليوم.
العديد من طرق التصوير البصري محدودة العمق نسبيا ، ولكن يمكننا أيضا إقران الضوء بالصوت من خلال التأثير الصوتي الضوئي للاستفادة من بعض فوائد اختراق العمق للموجات فوق الصوتية. أظهر التصوير الصوتي الضوئي نتائج واعدة في مجموعة واسعة من التجارب السريرية ، من تصوير الالتهاب إلى تشخيص السرطان. ومع ذلك ، لا يزال تقييم الأداء الكمي يمثل تحديا بسبب نقص المواد الوهمية المتاحة التي يمكن أن تحاكي بدقة الخصائص البصرية والصوتية للأنسجة وتظل مستقرة بمرور الوقت.
ويجري تطوير العديد من أنظمة التصوير البصري والصوتي الضوئي الجديدة، ولكننا نفتقر إلى شبح مرجعي موحد للتحقق من صحة تلك الأنظمة ومقارنة أدائها. موادنا هي مرشح واعد لسد هذه الفجوة ودعم المزيد من التطوير وترجمة هذه التقنيات الجديدة المثيرة إلى العيادة. في المستقبل ، نود التركيز على إنشاء تصميمات ومعماريات وهمية أكثر واقعية من الناحية التشريحية مناسبة لتقييم أداء تكوينات النظام المختلفة.
على سبيل المثال ، الأنظمة المجهرية والميزوسسكوبية والعيانية ، والتي لها أشكال هندسية ودقة مكانية مختلفة.
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة بروتوكولاً لإنشاء مادة وهمية (phantom material) مستقرة مصممة للتصوير الطبي الحيوي البصري والصوتي. وتتميز المادة الوهمية بخصائص صوتية وبصرية قابلة للضبط، مما يعالج التحديات المتعلقة بالتحقق من صحة طرق التصوير.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- التصوير الطبي الحيوي
- التصوير البصري
- التصوير الصوتي
خلفية علمية
- يعد تطوير المواد التي تحاكي الأنسجة أمراً بالغ الأهمية للتحقق من صحة تقنيات التصوير.
- غالباً ما تفتقر المواد الحالية إلى الاستقرار والقابلية للضبط.
- يجمع التصوير الصوتي الضوئي بين الضوء والصوت لتحقيق اختراق أعمق للأنسجة.
- هناك حاجة إلى نماذج مرجعية معيارية لتقييم أداء أنظمة التصوير.
الغرض من الدراسة
- تصنيع مادة نموذج محاكاة (phantom) مستقرة للتصوير البصري والصوتي.
- توفير حل للنقص في مواد نماذج المحاكاة الموثوقة في مجال البصريات الطبية الحيوية.
- دعم تطوير ونقل تقنيات التصوير الجديدة إلى البيئات السريرية.
الطرق المستخدمة
- معالجة ثاني أكسيد التيتانيوم والصبغة بالموجات فوق الصوتية في زيت معدني.
- تسخين وخلط البوليمرات (SEBS و LDPE) في المحلول المعالج بالموجات فوق الصوتية.
- إزالة فقاعات الهواء من الخليط باستخدام التفريغ الهوائي.
- صب المحلول في القوالب وتركه ليتصلب في درجة حرارة الغرفة.
النتائج الرئيسية
- التحضير الناجح لمادة وهمية (phantom) ملساء ومتجانسة.
- تصميم ثلاثة نماذج وهمية متميزة لأنظمة تصوير مختلفة.
- أظهرت المادة استقراراً وقابلية للضبط من حيث الخصائص البصرية والصوتية.
- معالجة التحديات الموجودة في المواد الوهمية الحالية المستخدمة في التصوير الضوئي الصوتي.
الاستنتاجات
- تعد مادة الفانتوم المطورة مرشحاً واعداً للتحقق من صحة أنماط التصوير.
- سيركز العمل المستقبلي على إنشاء تصميمات واقعية من الناحية التشريحية.
- يدعم هذا البحث تطوير تقنيات التصوير في التطبيقات السريرية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تُعد مواد الفانتوم (النماذج المحاكية) الموحدة والمستقرة بالغة الأهمية لإجراء المقارنات المرجعية والتحقق من صحة منصات التصوير البصري والصوتي عبر مجالات البحث والتطوير في الصيدلة الحيوية. يتيح هذا الفانتوم المكون من بوليمر مشترك في الزيت إجراء مقارنات كمية وقابلة للتكرار بين الأجهزة، كما يدعم تطوير معايير تصوير مشتركة بين المؤسسات. وتؤثر خصائصه القابلة للضبط والمحاكية للأنسجة بشكل مباشر على سير عمل التصوير الانتقالي واعتماد التقنيات.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح الاختبار الصارم للفرضيات الخاصة بأنظمة الكشف عن المؤشرات الحيوية القائمة على التصوير.
- يدعم تقليل المخاطر الميكانيكية من خلال توفير ظروف اختبار قابلة للتكرار وذات صلة بيولوجياً.
- يسهل التحقق الوظيفي من أهداف التصوير من خلال مواد مرجعية قياسية.
الفحص وتطوير المقايسة
- يوفر ركيزة مُصادقاً عليها لمعايرة المقايسة الكمية وتوحيد معايير الجهاز.
- يضمن تكرارية ومقارنة مخرجات التصوير عبر المنصات والمواقع المختلفة.
- يتيح تحضيراً قابلاً للتوسع والتكرار لبيئات الفحص عالية الإنتاجية.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يوائم أداء نظام التصوير مع خصائص الأنسجة ذات الصلة بالمرض لضمان الاستمرارية الانتقالية.
- يدعم التحقق من صحة النماذج قبل السريرية من خلال محاكاة الخصائص الصوتية والبصرية للأنسجة البشرية.
- يقلل من المخاطر عند تطوير المؤشرات الحيوية التصويرية نحو التطبيق السريري.
تكامل خطوط المعالجة وسير العمل
تندمج هذه المادة الوهمية ضمن سلسلة التحقق من التصوير، بدءاً من مراحل الاكتشاف المبكرة وصولاً إلى التطوير قبل السريري، مما يدعم معايرة الأجهزة وتطوير المقايسات والبحوث الانتقالية.
- بيولوجيا الاكتشاف: توفر بيئة محكومة لدراسات التصوير القائمة على الفرضيات واستقصاء المسارات الحيوية.
- الفحص: تقدم نتائج كمية قابلة للتكرار لمعايرة الأجهزة والمقايسات.
- التحليلات: تتيح القياس الدقيق للمعايير الصوتية والبصرية لإجراء مقارنات بين الأنظمة المختلفة.
- الأبحاث الانتقالية: تعمل كجسر يربط بين التحقق من التصوير قبل السريري والترجمة السريرية من خلال محاكاة خصائص الأنسجة ذات الصلة.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: توفر معياراً متيناً وقابلاً للتوسع للتقييم المستمر لمنصات التصوير وتطوير المناهج.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض في التحقق من الأهداف القائم على التصوير.
- القيمة التشغيلية: توحد سير عمل التصوير وتعزز إمكانية التكرار عبر فرق البحث والتطوير.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن عملية اتخاذ القرارات بشأن المضي قدماً أو التوقف فيما يتعلق بالاستثمارات في تكنولوجيا التصوير وتطوير المحفظة.
- التأثير على المحفظة: تتيح تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر لأنماط التصوير واستراتيجيات المؤشرات الحيوية الانتقالية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في تحضير المواد ومعايرة نظام التصوير.
- يتطلب الوصول إلى معدات المعالجة بالموجات فوق الصوتية والتسخين والتفريغ لضمان تصنيع قابل للتكرار.
- يستلزم توحيد معايير تحضير الفانتوم وبروتوكولات التصوير بين الفرق المختلفة.
- قابل للتكيف مع مختلف أشكال التصوير وتكوينات الأنظمة كما هو موضح في البروتوكول.
- يعد التجانس وإزالة فقاعات الهواء أمرين بالغين الأهمية للحصول على مخرجات تصوير موثوقة.
![النسيج المستندة إلى [اغروس] محاكاة أشباح البصري للتحليل الطيفي الانعكاس منتشر](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F57578.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A19.832Z&w=384&q=75)
