محققان MIT از پرینت سه بعدی برای پیشگام ساختن یک دستگاه اولتراسوند پوشیدنی خلاقانه به طور خاص برای تشخیص زودهنگام سرطان پستان استفاده کردند. این اختراع برجسته بر پتانسیل گسترده کاربردهای های پرینت سه بعدی تاکید می کند و هدف آن بهبود نتایج درمان با تسهیل تشخیص زودهنگام تومور است. یک نگرانی قابل توجه در حوزه تشخیص سرطان پستان، بروز سرطان های فاصله ای است - تومورهایی که بین قرار ملاقات های منظم ماموگرافی ایجاد می شوند. اینها 20 تا 30 درصد موارد سرطان سینه را تشکیل می دهند و اغلب تهاجمی تر از تومورهایی هستند که در طول اسکن های معمول شناسایی می شوند. این مسئله مبرم،  Canan Dagdeviren از MIT، دانشیار آزمایشگاه رسانه MIT و نویسنده ارشد این مطالعه را بران داشت تا درمورد این دستگاه ایده پردازی کند.

غربالگری در دستان شما

این دستگاه تشخیص پوشیدنی توسعه یافته در MIT، با نام cUSBr-Patch، از یک پچ انعطاف پذیر چاپ شده سه بعدی با "منفذهای لانه زنبوری" تشکیل شده است که اسکن عمیق جامع و تصویربرداری سینه را با چند زاویه ارائه می دهد. این پچ با قابلیت اتصال مغناطیسی به سوتین، یک اسکنر اولتراسوند را در خود جای داده است که به کاربران امکان می دهد در هر زمان تصویربرداری انجام دهند. اگرچه این اسکنر مینیاتوری مبتنی بر فناوری سونوگرافی معمولی است، اما این اسکنر مینیاتوری از مواد پیزوالکتریک استفاده می کند و راه را برای طراحی فشرده آن هموار می کند. چیزی که آن را متمایز می کند، قابلیت نظارت در لحظه، سهولت کار، و ادغام یکپارچه آن با لباس های روزمره مانند سوتین است. پرینت سه بعدی نقش مهمی در ساخت این پچ ایفا کرده است. دستگاه الهام گرفته از طبیعت با استفاده از پرینتر سه بعدی Prusa i3 MK3S+ و TPU سفید (پلی اورتان ترموپلاستیک) و مواد مرمر رنگ PLA (اسید پلی لاکتیک) ساخته شد.

طبق مقاله ای که محققان در مجله Science Advances منتشر شده است، این فرآیند شامل لایه بندی پیچیده، تعویض مواد در میانه راه و تقویت اتصالات با چسب فوق العاده است. آهنرباهای دایره ای تخصصی، طراحی شده برای یک پرس مناسب، در داخل پچ قرار گرفته‌اند، با تمام آهنرباها در جهت یکنواخت. این پچ متناسب با اندازه‌های مختلف سینه طراحی شده است. آهنرباهای مختلف، هم دایره ای و هم مستطیلی، به صورت استراتژیک روی وصله قرار داده شده اند تا اتصال به سوتین و ردیاب همراه را تسهیل کنند، که کلیدی برای تصویربرداری است. خود ردیاب با استفاده از یک چاپگر رزین Elegoo Mars 2 با یک اکریلونیتریل بوتادین استایرن - مانند مواد رزین فوتوپلیمری چاپ شد و برای دوام با پخت UV  پردازش شده. این آهن‌رباها، همراه با سایر آهن‌رباها که در پارچه سوتین دوخته شده‌اند، اطمینان حاصل می‌کنند که چسب به درستی روی سینه قرار گرفته است. سپس ردیاب به صورت مغناطیسی به پچ متصل شد و به آن اجازه داد تا آرایه تصویربرداری را به درستی هدایت کند. این اسکنر که برای تصویربرداری از کل سینه از شش موقعیت و زاویه مختلف مجهز است، کاربر پسند است و نیازی به آموزش تخصصی ندارد. Anantha Chandrakasan، رئیس دانشکده مهندسی MIT، پروفسور Vannevar Bush در مهندسی برق و علوم کامپیوتر، و یکی از نویسندگان این مطالعه تاکید کردند: "این فناوری یک قابلیت اساسی در تشخیص زودهنگام سرطان پستان ارائه می دهد. این پروژه به طور قابل توجهی باعث پیشرفت تحقیقات اولتراسوند و طراحی دستگاه‌های پزشکی، بهره‌برداری از پیشرفت‌ها در حوزه‌ی مواد، مدارهای کم مصرف، الگوریتم‌های هوش مصنوعی و سیستم‌های پزشکی می‌شود.

با همکاری مرکز تحقیقات بالینی MIT، این تیم با موفقیت این دستگاه را روی فردی با سابقه کیست سینه آزمایش کردند. به طرز چشمگیری، این پچ پوشیدنی قادر بود کیست هایی به قطر 0.3 سانتی متر، اندازه معمول تومورهای مرحله اولیه را تشخیص دهد. این نه تنها پتانسیل دستگاه را در تشخیص زودهنگام نشان می دهد، بلکه گواهی بر توانایی آن برای دستیابی به وضوح مشابه با دستگاه های سونوگرافی سنتی است. کاترین ریکاردی، مدیر پرستار در مرکز MIT و نویسنده این مطالعه، گفت: «دسترسی به مراقبت های بهداشتی با کیفیت و مقرون به صرفه برای تشخیص زودهنگام ضروری است. به عنوان یک پرستار، من شاهد پیامدهای یک تشخیص دیرهنگام بوده ام. این فناوری نوید شکستن بسیاری از موانع بر سر راه تشخیص زودهنگام سرطان سینه با ارائه شیوه‌ای قابل اطمینان تر و راحت تر را می دهد. با توجه به مطالعه ای با عنوان چسب اولتراسوند سینه سازگار برای اسکن و تصویربرداری بافت عمقی، هدف این است که تشخیص سرطان سینه را در دسترس تر کند و نیازی به مراجعه مکرر به مراکز تصویربرداری را از بین ببرد.

مسیر پیش رو

در حالی که نمونه اولیه فعلی باید به یک دستگاه سونوگرافی استاندارد برای مشاهده تصاویر متصل شود، تیم MIT در تلاش است تا یک سیستم تصویربرداری فشرده‌تر به اندازه یک گوشی هوشمند ایجاد کند. در نمونه‌های بعدی، محققان قصد دارند «وصله‌های قابل تنظیم سایز» را معرفی کنند و نیاز به اسکن دستی را از بین ببرند. هدف بلندمدت فعال کردن خود غربالگری روزانه برای افراد، به ویژه برای افرادی که در معرض خطر هستند، است و ارسال این داده ها، از جمله نتایج تجزیه و تحلیل شده توسط هوش مصنوعی، برای متخصصان پزشکی برای بررسی سریع و آسان تر است. علاوه بر این، آنها پیش‌بینی می‌کنند که این سیستم‌ها با ارتباطات بی‌سیم یکپارچه شوند و نظارت بالینی مستمر و تشخیص سریع در صورت وجود هرگونه بی‌نظمی را تسهیل کنند.

تولگا اوزمن، جراح سرطان پستان در بیمارستان عمومی ماساچوست به این نکته اشاره کرد که چگونه این اسکنر سونوگرافی پوشیدنی می‌تواند زنان را از سفرهای اغلب ناخوشایند به مراکز تصویربرداری رها کند: «سرطان پستان شایع‌ترین سرطان در میان زنان است و زمانی که زود تشخیص داده شود قابل درمان است. یکی از موانع اصلی در تصویربرداری و تشخیص زودهنگام، رفت و آمد زنان به مرکز تصویربرداری است. این پچ سونوگرافی منطبق با فناوری بسیار امیدوارکننده ای است زیرا نیاز زنان را به مراجعه به مرکز تصویربرداری از بین می برد. علاوه بر این، این تیم به دنبال استفاده از هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل و مقایسه تصاویر اولتراسوند در طول زمان است که می تواند تشخیص دقیق تری نسبت به یک رادیولوژیست که تصاویر گرفته شده با فاصله سال ها را بررسی می کند، ارائه دهد. البته، این پتانسیل به تشخیص سرطان سینه ختم نمی شود. این تیم برنامه‌هایی برای تطبیق این فناوری برای اسکن سایر قسمت‌های بدن، با پتانسیل آینده برای انقلابی در تشخیص زودهنگام سرطان دارد.


منبع: 3dprint