استفاده از هولوگرام در پزشکی (هولوگرافی آندوسکوپی)

هولوگرافی آندوسکوپی پتانسیل فراهم آوری ابزار قدرتمند برای تصاویر سه بعدی بدون تماس و اندازه گیری های بی ضرر در درون بدن انسان یا هر فضایی که دسترسی به آن مشکل است را داراست. مشخصات هولوگرافی و آندوسکوپی را نیز ترکیب می کند. قابلیت ضبط سه بعدی عمق مرکزی و تصاویر شفاف از اندام ها ی درونی و بافت ها را افزایش می دهد.

آنچه در ادامه مطلب “استفاده از هولوگرام در پزشکی” می خوانید:

• هولوگرافی آندوسکوپی چیست ؟
• تصویر هولوگرافی
• کاربرد هولوگرافی در آندوسکوپی

هولوگرافی آندوسکوپی چیست ؟

در دهه های گذشته شاهد تحولات عظیمی در پزشکی بوده ایم که در این بین یکی از ابزارهای بی نظیر برای به تصویر کشیدن اطلاعات مربوط به بیمار و آموزش دانشجویان و پزشکان، هولوگرام است. به طوری که بسیاری از سیستم های پزشکی با استفاده از تکنولوژی های پیشرفته توانسته اند به تولید داده های بسیار پیچیده برسد. با این اوصاف باید گفت که هولوگرافی آندوسکوپی به طرز بی‌نظیری واقعی بوده است.

با این حال یکی از مهم ترین مزیت های هولوگرام این است که برای مشاهده تصاویر آن نیاز به هیچگونه دستگاه یا لیزر خاصی نبوده و دانشجویان و دکترها می توانند سریعاً نگاهی به تصاویر سه بعدی انداخته و با استفاده از تصاویر متفاوت هولوگرام، اعضا و بخش های مختلف بدن بیمار را معاینه نمایند.

با این حال با وجود استفاده های زیادی که از هولوگرافی در پزشکی می ‌شود مشاهده شده که روز به روز این صنعت در حال پیشرفت است. در این بین باید بدانید هولوگرافی آندوسکوپی با پتانسیل و قابلیت هایی که دارد بسیار مورد استفاده در صنعت پزشکی قرار می گیرد. با تمام این تفاسیر لازم است بدانید که به طور کلی دو نوع هولوگرافی در دسترس بوده که شامل هولوگرافی متعارف و هولوگرافی پویا می شود.

در هولوگرافی متعارف تصاویر ثابت از اشیای سه بعدی نشان داده شده که تغییر در زاویه ی دید بیننده موجب تغییر دیدگاه هالوگرافی خواهد شد. همچنین نوع دیگر هولوگرافی به گونه‌ای بوده که حرکت را به شکل دو بعدی یا سه بعدی می افزاید.

تصویر هولوگرافی

هولوگرافی و دیگر تکنیک ­های شکل­ دهی نور عموماً می­ توانند با استفاده از محاسبات بر مبنای فوریه مدل شوند که در آن میدان حاصل مربوط به تبدیل فوریه­ی صفحه است. ولی صفحات فازی، به صورت جزئی (trivial) نیستند. میدان حاصل مستقیماً با تبدیل فوریه­ی صفحه در ارتباط است ولی چون فقط فاز نور مدول می شود (modulate)، خروجی تبدیل فوریه­ی یک میدان است که در آن مدول در(بخش موهومی) توان است.

مینیمم کردن خطای ریشه­ی مربع میانگین در شدت باعث مسئله‌ای می ­شود که ممکن است راه حل دقیقی هم نداشته باشد که باعث ایجاد احتمالات زیاد برای راه حل­های تقریبی می ­شود که تاکنون به وسیله­ی محاسبات مستقیم سیستماتیک شناسایی نشده ­اند.

شاید آسان­ترین ساختار فاز برای فهم، صفحات فازی دودویی یا هولوگرام دودویی است. چنین هولوگرامی متشکل از یک صفحه با یک الگوی آسودگی (relief) سطح روی آن است که در این صورت یک تصویر در میدان دور (far) در زمانی که صفحه در داخل یک پرتوی لیزر قرار داده شود، تولید می ­شود. مثال آن هولوگرامی است که پرتو را به دو قسمت مساوی تقسیم می­ کند که می ­توانند به وسیله­ ی یک لنز روی نقاط مجزا متمرکز شوند و در این صورت چندین سوراخ می ­تواند به صورت همزمان مته (drill) شوند.

تصویر با الگوی طوری در ارتباط است که نقاط موجود در تصویر با حالت تناوبی در الگوی صفحه­ فازی در ارتباط است. اگر قرار باشد پرتو به صورت سنتی به بخش­های مجزا تبدیل شود (با استفاده از شکاف­ دهنده ­ی پرتو و آینه ­ها)، در این صورت تولید تعداد کمی نقطه به تجهیزات زیاد و صف­ بندی پهناوری نیاز خواهد داشت و شامل اتلاف فراوانی می­ شود. یک صفحه­ ی تک­ فازی می­تواند به صورت هر گونه الگویی از پرتوها تقسیم شود.

---

کاربرد هولوگرافی در آندوسکوپی

همان طور که گفته شد در حال حاضر کاربردهای بسیار زیادی از هولوگرام در پزشکی می شود که در این بین می ‌توان گفت یکی از بهترین این کاربرد ها استفاده از هولوگرافی آندوسکوپی است. دقت داشته باشید این یکی از شیوه های معاینه پزشکی بسیار پرکاربرد بوده که در اینجا هولوگرافی آندوسکوپی با ابزاری قدرتمند به تصویربرداری سه بعدی، بدون هیچ تماسی و اندازه گیری غیر مخرب از درون حفره های طبیعی بدن انسان اقدام می کند.

با این حال می‌توان گفت استفاده از هولوگرافی آندوسکوپی بسیار مهم است زیرا با توجه به اینکه دسترسی دکترها به بخش های داخلی بدن انسان سخت است، طبیعتاً با استفاده از اندوسکوپ هولوگرام این امر به راحتی صورت می گیرد.

لازم است بدانید استفاده از هولوگرافی آندوسکوپی هیچگونه ضرری برای بخش های داخلی بدن انسان ندارد. با وجود اینکه با استفاده از هولوگرام های آندوسکوپ می ‌توان به راحتی به ضبط سه بعدی عمق مرکزی و تصاویر شفاف از اندام های درونی که دسترسی به آن مشکل است، دست پیدا کرد. طبیعتاً استفاده از آن در صنعت پزشکی افزایش پیدا می کند. حال لازم است بدانید به طور کلی آندوسکوپی هولوگرافیک بر دو نوع بوده که در یک نوع هولوگرام ها درون ضبط شده و در نوع دیگر دستگاهی برای ضبط خارجی به کار می رود.

به طور کلی اگر بخواهیم به پیشینه هولوگرافی در دنیا بپردازیم باید گفت اصطلاح هولوگرافی برای اولین بار توسط دینس گابور ساخته شده به طوری که این فرد به طور اتفاقی در هنگام انجام تحقیق در زمینه بهبود میکروسکوپ الکترونی در سال ۱۹۴۸ آن را کشف کرد و توانست جایزه نوبل را نیز در این زمینه به دست آورد.

ثبت هولوگرام آندوسکوپ به صورت داخلی

همانطور که گفته شد یکی از انواع هولوگرافی آندوسکوپی، هولوگرام های اندوسکوپ داخل آن است به گونه‌ ای که در این روش، تصاویر کاملا سه بعدی را به تصاویر بازسازی شده با اختلاف عمق کانونی بسیار بالا تولید می نماید. دقت داشته باشید آندوسکوپ در اینجا به تنظیمات هولوگرافیکی کوچک درون دستگاه نیاز دارد‌. با این حال دقت داشته باشید که این بخش عمدتاً از سه قسمت تشکیل شده که شامل کارریج فیلم، دیافراگم و کابل فیبر نوری می شود. این قسمت ها به گونه ای بوده که به فولاد ضد زنگ و قطعات برنجی جفت شده و در واقع فیلم در موقعیت ساعت ۱۰ نسبت به آن دستگاه قرار می گیرد.

در هولوگرافی آندوسکوپی، هولوگرام ها نیز زیر یک میکروسکوپ قدرتمند قرار گرفته که امکان دیدن سلول ها را فراهم می سازد. نکته ی قابل ذکر در اینجا این بوده که به دلیل بزرگ بودن دهانه ی هولوگرام تصاویر با رنگ کم، صدا و جوانب فراوان به دست آمده که در اینجا می ‌توان گفت یکی از این تکنیک های جانبی، هفت یو ام نام دارد که توسط آن تصویر بازسازی شده به دست می آید.

این تکنیک می تواند برای تحلیل بافت سلولی استفاده شود و یا از آن جهت جایگزین بافت برداری در جراحی تومور هم استفاده می شود. از طرفی دقت داشته باشید برای امراض شکمی و امراض زنانه می توان از رنگ های ویژه در این هولوگرام ها استفاده کرد که این امر به افزایش شفافیت بافت تا قبل از ضبط هولوگرام کمک می کند‌‌.

ثبت هولوگرام در آندوسکوپ به صورت خارجی

روش دیگر هولوگرافی آندوسکوپی ضبط هولوگرام های خارجی آندوسکوپ است که این روش به گونه ای است که برای ضبط خارجی آندوسکوپ نیاز به یک هولوگرام معمولی بوده به صورتی که سیستم هولوگرام بیرون از اندوسکوپی را با استفاده از پرتو مرجع بیرون ضبط می کنند.

با وجود اینکه این آندوسکوپ معمولاً یک آندوسکوپ قدیمی و سنتی است و می توان از یک اندوسکوپ با قطر خارجی به شدت کوچک استفاده کرد. می ‌توان گفت این کار باعث از دست رفتن اختلاف منظر می شود. لازم است بدانید امکان ضبط الگوی تصاویر و هولوگرام وجود داشته تا به این روش عکس ها را بدون رنگ بازسازی نمود.

برای دستیابی به یک تصویر با سیگنال و صدای بالا آندوسکوپ هولوگرافیک می بایست از لنز های میله ای استفاده کند. صدای نقاط با محدود کردن و تجسم اشیا در لنزهای یکسان جی.آر.ان.ان کاهش می یابد. یک کریستال الکتریکی نیز می تواند بعنوان دستگاه ذخیره ی فوتوگرافی در آندوسکوپ هولوگرافی استفاده شود تا تصاویر را ضبط، بازسازی و پاک کند. این امر رتبه ی جدیدی از دستگاه های طبی برای استفاده نه تنها در تشخیصات پزشکی بلکه در آزمایشات صنعتی را نیز فراهم میکند.

---

هولوگرافی آندوسکوپی در معاینه گوش

یکی از مهم‌ترین کاربردهای هولوگرافی آندوسکوپی در معاینه گوش است به طوری که برای این امر می‌توان تلگرافی آندوسکوپی را به لوله های فالوپ برای تشخیص لوله های فالوپ یا گوش جهت بررسی قسمت های بیرونی یا میانی گوش استفاده کرد. که برای این امر نیاز به یک سیستم شنوایی است تا لرزش های پرده ی گوش را بسازند. همچنین دقت داشته باشید به دلیل اینکه آندوسکوپی هولوگرافی موفقیت هایی برای بی حسی های سرطانی دارد در دیواره کیسه ادراری نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

---

پیشرفت های اخیر در هولوگرافی در پزشکی

پیشرفت های اخیر در تکنیک های ثبت هولوگرام و دسترس بودن ابزارهای آن و بهبود تصویر برداری در رشته های بافت شناسی، چشم پزشکی، دندان پزشکی، اورولوژی، اتولوژی (گوش شناسی)، آسیب شناسی و علم ارتوپد نشان می دهد که تکنیک های هولوگرافی، به شکل امیدوارکننده ای ابزاری قدرتمندی در کاربردهای پزشکی است.

تولید تصاویر سه بعدی از چشم، آزمایش های تداخلی دندان پزشکی، حرکات قفسه سینه در حین دم و بازدم در آینده نزدیک به زودی اتفاق می افتد. بیشتر تکنیک های تداخلی هولوگرافیک در کاربردهای biomedical (پزشکی) استفاده می شود. هم چنین هولوگرافی X-Ray می تواند برای تصویربرداری داخلی بدن انسان و نمونه های بیولوژیکی (زیستی) با رزولوشن بالا بدون احتیاج به اماده سازی نمونه استفاده کرد.

در هولوگرافی آندوسکوپیک امکان تصویر برداری بدون تماس با رزولوشن بالا و به صورت 3D و مقیاس های درونی اعضای بدن را ایجاد می کند. تصاویر سه بعدی نمونه زیستی می تواند از چند سری تصویر دوبعدی تصاویر رادیولوژی با استفاده از تکنیک های استریوگرام هولوگرافیک، استریوگرام استاندارد و هولوگرام چندگانه تولید شود. و برای نمونه سازی و مدل سازی پزشکی نیز بسیار کاربرد دارد.