2013-10-21 23:01:06
Έτοιμη για την πρακτική της εφαρμογή και μάλιστα από εταιρεία που θα συσταθεί στα Χανιά, είναι μια καινοτόμα τεχνολογία για ιατρικά ενδοσκόπια και μικροσκόπια νέας γενιάς, τα οποία θα παρέχουν «υπερ-όραση» στον γιατρό, ώστε να διακρίνει κρίσιμες λεπτομέρειες που δεν φαίνονται με γυμνό μάτι.
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπε-Όρασης αναπτύχθηκε από τον καθηγητή κ. Κώστα Μπάλα και την ομάδα του στην Σχολή Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πολυτεχνείου Κρήτης στα Χανιά και συνιστά μια πολλά υποσχόμενη παγκόσμια καινοτομία. Πρόσφατα τιμήθηκε με το 1ο βραβείο εφαρμοσμένης έρευνας στα πλαίσια του διαγωνισμού «Καινοτομείς».
Όπως είπε ο κ.Μπάλας στο Flashnews.gr, εκείνο που απομένει πλέον είναι και η πρακτική ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας και μάλιστα από εταιρεία που θα συσταθεί στα Χανιά.
Η νεα τεχνολογία με απλά λόγια
Ενώ ένα συμβατικό ενδοσκόπιο παρέχει απλώς μια μεγεθυμένη έγχρωμη εικόνα του εξεταζόμενου οργάνου (στην οποία δεν διακρίνεται π.χ. ο καρκίνος παρά μόνο αφού έχει σχηματιστεί ο όγκος), με τη νέα συσκευή θα διακρίνεται το πρόβλημα ακόμη και σε πολύ πρώιμη φάση, δηλαδή ακόμη κι αν υπάρχουν προκαρκινικές αλλοιώσεις αόρατες στο μάτι.
Γι’ αυτόν τον σκοπό, εκτός από την πραγματική εικόνα, στο μόνιτορ της συσκευής θα προβάλλεται ο «φασματικός χάρτης» της περιοχής, δηλαδή μια απεικόνισή της όπου οι καρκινικοί ιστοί θα εμφανίζονται «βαμμένοι» με κόκκινο χρώμα, για να ξεχωρίζουν από τους υγιείς.
Ειδικότερα, όπως εξηγεί ο κ.Μπάλας, η συσκευή μπορεί να ανιχνεύει μικροδομικές και βιοχημικές αλλοιώσεις που συνοδεύουν την εξέλιξη της νόσου από την προκαρκινική στην καρκινική φάση, σε πρώιμο, θεραπεύσιμο στάδιο. Η ανίχνευση βασίζεται στην καταγραφή, ανάλυση και μοντελοποίηση της αλληλεπίδρασης φωτός συγκεκριμένων συχνοτήτων με τον ιστό σε πολλά εκατομμύρια χωρικών σημείων.
Η βιοφωτονική αυτή απεικόνιση έχει ήδη ενσωματωθεί στην ιατρική ενδοσκόπηση και μικροσκόπηση, η δε εξέταση είναι μη επεμβατική και απόλυτα αβλαβής. Ένας σημαντικός αριθμός ασθενών έχει εξεταστεί με μεγάλη επιτυχία με την χρήση της νέας αυτής τεχνολογίας, και τα αποτελέσματα έχουν ανακοινωθεί σε διεθνή ιατρικά και τεχνολογικά συνέδρια υψηλού κύρους. Το κόστος κτήσης και χρήσης της είναι χαμηλό και πρόκειται να χρησιμοποιεί τόσο για τον προληπτικό έλεγχο του πληθυσμού όσο και για την έγκαιρη διάγνωση και καθοδήγηση της επιτόπιας θεραπείας.
Ανιχνεύοντας και Χαρτογραφώντας τις «Φασματικές Υπογραφές» των Ιστικών Αλλοιώσεων
Τα συνήθη απεικονιστικά συστήματα τα οποία χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη παρέχουν απλά έγχρωμες μεγεθυμένες εικόνες των εσωτερικών και των εξωτερικών οργάνων του ανθρωπίνου σώματος. Τα γνωστά μας ιατρικά ενδοσκόπια και μικροσκόπια δεν παρέχουν διαγνωστικές πληροφορίες και για το λόγο αυτό γίνεται συχνά λήψη βιοψιών με στόχο την ακριβέστερη ταυτοποίηση των ιστικών αλλοιώσεων.
Η διαδικασία όμως λήψης βιοψίας ενέχει κινδύνους δειγματοληπτικού σφάλματος, διασποράς της νόσου, αιμορραγίας καθώς και σφάλματος παθολογοανατομικής εκτίμησης. Πέραν αυτών, το κόστος της διαδικασίας και ο χρόνος αναμονής είναι συνήθως μεγάλος.
Τέλος, ακόμη και αν βρεθεί ότι στο δείγμα υπάρχει παθολογική αλλοίωση είναι πολλές φορές πολύ δύσκολο να επανεντοπιστεί το σημείο από το οποίο αφαιρέθηκε το δείγμα βιοψίας με σκοπό την ευρύτερη χειρουργική αφαίρεση του παθολογικού ιστού.
α: Ενδοσκοπική εικόνα του ενδομητρίου με κλασικό ενδοσκόπιο
β: Η ίδια εικόνα όπως την βλέπει το ενδοσκόπιο φασματικής υπερόρασης, όπου κάθε «χρώμα» αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη μορφή ή κλάση φασμάτων. Οι κόκκινες περιοχές αντιστοιχούν σε υπερπλασία, οι πράσινες σε φυσιολογικό ιστό και οι ιώδεις σε φλεγμονή.
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης φιλοδοξεί να αποτελέσει την λύση όλων των προβλημάτων αυτών. Και τούτο γιατί απεικονίζει τους ιστούς όχι στην βάση των τριών χρωμάτων στα οποία βασίζεται η ανθρώπινη όραση, αλλά στη βάση δεκάδων «χρωμάτων» ή οπτικών συχνοτήτων εντός και εκτός του ορατού φάσματος.
Τα «χρώματα» αυτά συνθέτουν το λεγόμενο φάσμα και έχει δειχθεί ότι μια σειρά από ιστικές αλλοιώσεις έχουν τις δικές τους «φασματικές υπογραφές». Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης αξιοποιεί τις υπογραφές αυτές και εισάγει μια νέου τύπου πολυδύναμη «όραση». Μέσω αυτής ακόμη και υποκλινικές αλλοιώσεις γίνονται πλέον άμεσα ορατές και χαρτογραφούνται ακαριαία. Ο φασματικός χάρτης τον οποίον υπολογίζει και επιδεικνύει η εν λόγω τεχνολογία σε πραγματικό χρόνο επιτρέπει για πρώτη φορά την υλοποίηση της ιδέας της αναίμακτης και επιτόπιας «οπτικής βιοψίας».
Η οπτική φασματική βιοψία δεν υπόκειται σε κανένα από τα προαναφερθέντα προβλήματα της επεμβατικής βιοψίας. Ακόμη, μέσω αυτής γίνεται δυνατή η αναίμακτη διαγνωστική επισκόπηση και εάν εντοπιστεί βλάβη γίνεται δυνατή η άμεση αφαίρεσή της επί υγειών ορίων. Αυτό μειώνει την πιθανότητα υπερεκτίμησης ή υποεκτίμησης της έκτασης και της σοβαρότητας της βλάβης και κατά συνέπεια την πιθανότητα λανθασμένων χειρουργικών χειρισμών οι οποίοι θα μπορούσαν πχ να γίνουν αιτία υποτροπών (πχ μεταστάσεις).
Πέντε εκατομμύρια φάσματα σε μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου
Μέχρι τώρα ακόμη και τα πιο εξελιγμένα συστήματα διεθνώς, πέραν των άλλων μειονεκτημάτων τους, απαιτούν μεγάλο χρόνο σάρωσης και επεξεργασίας των δεδομένων. Αυτά καθιστούν την χρήση τους απαγορευτική στην ενδοσκόπηση καθώς και σε ένα μεγάλο αριθμό συστημάτων ιατρικής απεικόνισης όπως η κολποσκόπηση και η χειρουργική μικροσκόπηση.
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης ενσωματώνει μια πλειάδα καινοτομιών σε οπτοηλεκτρονικές και υπολογιστικές τεχνολογίες για την ακαριαία και ταυτόχρονη καταγραφή μιας πολλαπλότητας στενών φασματικά εικόνων, εντός και εκτός του ορατού φάσματος. Από τις εικόνες αυτές υπολογίζονται 5 εκατομμύρια φάσματα (ένα σε κάθε εικονοστοιχείο) και σε χρόνο μερικών χιλιοστών του δευτερολέπτου.
Τα φάσματα αυτά ταξινομούνται αυτόματα με βάση τα χαρακτηριστικά τους και το διαγνωστικό τους περιεχόμενο και οπτικοποιούνται στην οθόνη με την χρήση ειδικής κωδικοποίησης αναπαράστασης. Αυτό επιτρέπει στον χρήστη να αναγνωρίζει άμεσα και σε πραγματικό χρόνο περιοχές με αλλοιωμένα φασματικά χαρακτηριστικά. Το σύστημα είναι «εκπαιδεύσιμο» και μπορεί να ανιχνεύει μικροδομικές και βιοχημικές αλλοιώσεις που συνοδεύουν την εξέλιξη της νόσου, πχ από την προκαρκινική στην καρκινική φάση, σε πρώιμο, θεραπεύσιμο στάδιο.
Νέοι ορίζοντες
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης, υπερτερεί σαφώς έναντι των συμβατικών αλλά και των πιο εξελιγμένων ενδοσκοπίων και χειρουργικών μικροσκοπίων καθότι είναι μοναδική στο είδος της παρέχοντας:
α) σημαντικές διαγνωστικές πληροφορίες βασισμένες στις βιοχημικές και μικροδομικές παθολογικές αλλοιώσεις του ιστού,
β)Χαμηλό κόστος χρήσης και κτήσης,
γ) πιο αντικειμενική ποσοτική διάγνωση, καθοδήγηση και αξιολόγηση θεραπείας και παρακολούση, κ.α.
Το βασικό αναγνωστικό στοιχείο της νέας αυτής τεχνολογίας είναι η συνεισφορά της στην βελτίωση των παρεχόμενων ιατρικών υπηρεσιών αναφορικά τόσο με την πρόληψη όσο και με την θεραπεία. Ειδικότερα η ενσωμάτωσή της στην κλινική πρακτική σε επίπεδο ιδιωτικού ιατρείου ή νοσοκομείου θα συνοδευτεί με την μείωση του αριθμού των μη αναγκαίων βιοψιών και των περιστατικών με καθυστερημένη διάγνωση ή με ολική διαφυγή της διάγνωσης.
Αυτά θα έχουν ως εύλογο επακόλουθο την σημαντική μείωση της νοσηρότητας και την θνησιμότητας, ενώ ταυτόχρονα αναμένεται να μειώσει το κόστος των παρεχόμενων ιατρικών υπηρεσιών. Εκτιμάται ότι δύο εκδόσεις της τεχνολογίας αυτής θα είναι διαθέσιμες στο μέσον του 2014.
Flashnews.gr
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπε-Όρασης αναπτύχθηκε από τον καθηγητή κ. Κώστα Μπάλα και την ομάδα του στην Σχολή Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πολυτεχνείου Κρήτης στα Χανιά και συνιστά μια πολλά υποσχόμενη παγκόσμια καινοτομία. Πρόσφατα τιμήθηκε με το 1ο βραβείο εφαρμοσμένης έρευνας στα πλαίσια του διαγωνισμού «Καινοτομείς».
Όπως είπε ο κ.Μπάλας στο Flashnews.gr, εκείνο που απομένει πλέον είναι και η πρακτική ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας και μάλιστα από εταιρεία που θα συσταθεί στα Χανιά.
Η νεα τεχνολογία με απλά λόγια
Ενώ ένα συμβατικό ενδοσκόπιο παρέχει απλώς μια μεγεθυμένη έγχρωμη εικόνα του εξεταζόμενου οργάνου (στην οποία δεν διακρίνεται π.χ. ο καρκίνος παρά μόνο αφού έχει σχηματιστεί ο όγκος), με τη νέα συσκευή θα διακρίνεται το πρόβλημα ακόμη και σε πολύ πρώιμη φάση, δηλαδή ακόμη κι αν υπάρχουν προκαρκινικές αλλοιώσεις αόρατες στο μάτι.
Γι’ αυτόν τον σκοπό, εκτός από την πραγματική εικόνα, στο μόνιτορ της συσκευής θα προβάλλεται ο «φασματικός χάρτης» της περιοχής, δηλαδή μια απεικόνισή της όπου οι καρκινικοί ιστοί θα εμφανίζονται «βαμμένοι» με κόκκινο χρώμα, για να ξεχωρίζουν από τους υγιείς.
Ειδικότερα, όπως εξηγεί ο κ.Μπάλας, η συσκευή μπορεί να ανιχνεύει μικροδομικές και βιοχημικές αλλοιώσεις που συνοδεύουν την εξέλιξη της νόσου από την προκαρκινική στην καρκινική φάση, σε πρώιμο, θεραπεύσιμο στάδιο. Η ανίχνευση βασίζεται στην καταγραφή, ανάλυση και μοντελοποίηση της αλληλεπίδρασης φωτός συγκεκριμένων συχνοτήτων με τον ιστό σε πολλά εκατομμύρια χωρικών σημείων.
Η βιοφωτονική αυτή απεικόνιση έχει ήδη ενσωματωθεί στην ιατρική ενδοσκόπηση και μικροσκόπηση, η δε εξέταση είναι μη επεμβατική και απόλυτα αβλαβής. Ένας σημαντικός αριθμός ασθενών έχει εξεταστεί με μεγάλη επιτυχία με την χρήση της νέας αυτής τεχνολογίας, και τα αποτελέσματα έχουν ανακοινωθεί σε διεθνή ιατρικά και τεχνολογικά συνέδρια υψηλού κύρους. Το κόστος κτήσης και χρήσης της είναι χαμηλό και πρόκειται να χρησιμοποιεί τόσο για τον προληπτικό έλεγχο του πληθυσμού όσο και για την έγκαιρη διάγνωση και καθοδήγηση της επιτόπιας θεραπείας.
Ανιχνεύοντας και Χαρτογραφώντας τις «Φασματικές Υπογραφές» των Ιστικών Αλλοιώσεων
Τα συνήθη απεικονιστικά συστήματα τα οποία χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη παρέχουν απλά έγχρωμες μεγεθυμένες εικόνες των εσωτερικών και των εξωτερικών οργάνων του ανθρωπίνου σώματος. Τα γνωστά μας ιατρικά ενδοσκόπια και μικροσκόπια δεν παρέχουν διαγνωστικές πληροφορίες και για το λόγο αυτό γίνεται συχνά λήψη βιοψιών με στόχο την ακριβέστερη ταυτοποίηση των ιστικών αλλοιώσεων.
Η διαδικασία όμως λήψης βιοψίας ενέχει κινδύνους δειγματοληπτικού σφάλματος, διασποράς της νόσου, αιμορραγίας καθώς και σφάλματος παθολογοανατομικής εκτίμησης. Πέραν αυτών, το κόστος της διαδικασίας και ο χρόνος αναμονής είναι συνήθως μεγάλος.
Τέλος, ακόμη και αν βρεθεί ότι στο δείγμα υπάρχει παθολογική αλλοίωση είναι πολλές φορές πολύ δύσκολο να επανεντοπιστεί το σημείο από το οποίο αφαιρέθηκε το δείγμα βιοψίας με σκοπό την ευρύτερη χειρουργική αφαίρεση του παθολογικού ιστού.
α: Ενδοσκοπική εικόνα του ενδομητρίου με κλασικό ενδοσκόπιο
β: Η ίδια εικόνα όπως την βλέπει το ενδοσκόπιο φασματικής υπερόρασης, όπου κάθε «χρώμα» αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη μορφή ή κλάση φασμάτων. Οι κόκκινες περιοχές αντιστοιχούν σε υπερπλασία, οι πράσινες σε φυσιολογικό ιστό και οι ιώδεις σε φλεγμονή.
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης φιλοδοξεί να αποτελέσει την λύση όλων των προβλημάτων αυτών. Και τούτο γιατί απεικονίζει τους ιστούς όχι στην βάση των τριών χρωμάτων στα οποία βασίζεται η ανθρώπινη όραση, αλλά στη βάση δεκάδων «χρωμάτων» ή οπτικών συχνοτήτων εντός και εκτός του ορατού φάσματος.
Τα «χρώματα» αυτά συνθέτουν το λεγόμενο φάσμα και έχει δειχθεί ότι μια σειρά από ιστικές αλλοιώσεις έχουν τις δικές τους «φασματικές υπογραφές». Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης αξιοποιεί τις υπογραφές αυτές και εισάγει μια νέου τύπου πολυδύναμη «όραση». Μέσω αυτής ακόμη και υποκλινικές αλλοιώσεις γίνονται πλέον άμεσα ορατές και χαρτογραφούνται ακαριαία. Ο φασματικός χάρτης τον οποίον υπολογίζει και επιδεικνύει η εν λόγω τεχνολογία σε πραγματικό χρόνο επιτρέπει για πρώτη φορά την υλοποίηση της ιδέας της αναίμακτης και επιτόπιας «οπτικής βιοψίας».
Η οπτική φασματική βιοψία δεν υπόκειται σε κανένα από τα προαναφερθέντα προβλήματα της επεμβατικής βιοψίας. Ακόμη, μέσω αυτής γίνεται δυνατή η αναίμακτη διαγνωστική επισκόπηση και εάν εντοπιστεί βλάβη γίνεται δυνατή η άμεση αφαίρεσή της επί υγειών ορίων. Αυτό μειώνει την πιθανότητα υπερεκτίμησης ή υποεκτίμησης της έκτασης και της σοβαρότητας της βλάβης και κατά συνέπεια την πιθανότητα λανθασμένων χειρουργικών χειρισμών οι οποίοι θα μπορούσαν πχ να γίνουν αιτία υποτροπών (πχ μεταστάσεις).
Πέντε εκατομμύρια φάσματα σε μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου
Μέχρι τώρα ακόμη και τα πιο εξελιγμένα συστήματα διεθνώς, πέραν των άλλων μειονεκτημάτων τους, απαιτούν μεγάλο χρόνο σάρωσης και επεξεργασίας των δεδομένων. Αυτά καθιστούν την χρήση τους απαγορευτική στην ενδοσκόπηση καθώς και σε ένα μεγάλο αριθμό συστημάτων ιατρικής απεικόνισης όπως η κολποσκόπηση και η χειρουργική μικροσκόπηση.
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης ενσωματώνει μια πλειάδα καινοτομιών σε οπτοηλεκτρονικές και υπολογιστικές τεχνολογίες για την ακαριαία και ταυτόχρονη καταγραφή μιας πολλαπλότητας στενών φασματικά εικόνων, εντός και εκτός του ορατού φάσματος. Από τις εικόνες αυτές υπολογίζονται 5 εκατομμύρια φάσματα (ένα σε κάθε εικονοστοιχείο) και σε χρόνο μερικών χιλιοστών του δευτερολέπτου.
Τα φάσματα αυτά ταξινομούνται αυτόματα με βάση τα χαρακτηριστικά τους και το διαγνωστικό τους περιεχόμενο και οπτικοποιούνται στην οθόνη με την χρήση ειδικής κωδικοποίησης αναπαράστασης. Αυτό επιτρέπει στον χρήστη να αναγνωρίζει άμεσα και σε πραγματικό χρόνο περιοχές με αλλοιωμένα φασματικά χαρακτηριστικά. Το σύστημα είναι «εκπαιδεύσιμο» και μπορεί να ανιχνεύει μικροδομικές και βιοχημικές αλλοιώσεις που συνοδεύουν την εξέλιξη της νόσου, πχ από την προκαρκινική στην καρκινική φάση, σε πρώιμο, θεραπεύσιμο στάδιο.
Νέοι ορίζοντες
Η τεχνολογία της Φασματικής Μηχανικής Υπερ-Όρασης, υπερτερεί σαφώς έναντι των συμβατικών αλλά και των πιο εξελιγμένων ενδοσκοπίων και χειρουργικών μικροσκοπίων καθότι είναι μοναδική στο είδος της παρέχοντας:
α) σημαντικές διαγνωστικές πληροφορίες βασισμένες στις βιοχημικές και μικροδομικές παθολογικές αλλοιώσεις του ιστού,
β)Χαμηλό κόστος χρήσης και κτήσης,
γ) πιο αντικειμενική ποσοτική διάγνωση, καθοδήγηση και αξιολόγηση θεραπείας και παρακολούση, κ.α.
Το βασικό αναγνωστικό στοιχείο της νέας αυτής τεχνολογίας είναι η συνεισφορά της στην βελτίωση των παρεχόμενων ιατρικών υπηρεσιών αναφορικά τόσο με την πρόληψη όσο και με την θεραπεία. Ειδικότερα η ενσωμάτωσή της στην κλινική πρακτική σε επίπεδο ιδιωτικού ιατρείου ή νοσοκομείου θα συνοδευτεί με την μείωση του αριθμού των μη αναγκαίων βιοψιών και των περιστατικών με καθυστερημένη διάγνωση ή με ολική διαφυγή της διάγνωσης.
Αυτά θα έχουν ως εύλογο επακόλουθο την σημαντική μείωση της νοσηρότητας και την θνησιμότητας, ενώ ταυτόχρονα αναμένεται να μειώσει το κόστος των παρεχόμενων ιατρικών υπηρεσιών. Εκτιμάται ότι δύο εκδόσεις της τεχνολογίας αυτής θα είναι διαθέσιμες στο μέσον του 2014.
Flashnews.gr
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ
ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ
ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ ΑΡΘΡΟ
Διαγωνισμός για τα οπίσθια της χρονιάς
ΣΧΟΛΙΑΣΤΕ
