تشخیص به موقع سرطان مغز با روش نوری نوین محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، پریسا محمدی میتن مجری طرح، گفت: سالانه هزاران مورد ابتلا به سرطان در ایران و میلیون‌ها مورد در جهان رخ می‌دهد که در صورت تشخیص به موقع و زودهنگام، درمان آن آسان‌تر و امکان کنترل و بهبود کامل آن افزایش می‌یابد و این رویکرد موجب شده که در حال حاضر، تعداد افرادی که از سرطان فوت می‌کنند نسبت به سه دهه پیش کاهش یابد و مهمترین دلیل بهبود در بقای بیماران، علاوه بر درمان‌های موثر کشف شده، افزایش آگاهی مردم و همچنین بهبود روش‌های تشخیص زودهنگام است.

وی سرطان مغز را یکی از کشنده‌ترین انواع سرطان‌ها توصیف کرد که میزان بقای آن نسبت به انواع دیگر سرطان‌ها کمتر است، و اظهار کرد: تشخیص زود هنگام می‌تواند در درمان موثر باشد. روش‌های تشخیصی که در حال حاضر برای تشخیص سرطان مغز استفاده می‌شود خیلی دقیق نیستند و مطمئن‌ترین روش تشخیص دقیق سرطان مغز، بیوپسی است.

محمدی متین، روش بیوبسی را روشی مخرب دانست و ادامه داد: علاوه بر آن خطا‌های نمونه و ناهمگونی بافت سرطانی باعث ایجاد نمونه گیری نادرست می‌شود از این رو نیاز به بیوپسی مکرر است و برای هر بیوپسی خطر خونریزی و عفونت وجود دارد و می‌تواند سلامت فرد را تحت تاثیر قرار دهد.

این محقق اضافه کرد: همچنین به دلیل تشابه ظاهری بافت سالم و سرطانی، تشخیص برای جراح در حین عمل مشکل است، لذا برداشتن ناقص تومور و یا برداشتن بافت سالم می‌تواند بر سلامت فرد تاثیر بگذارد؛ بنابراین استفاده از روش تشخیصی دقیق و زود هنگام برای تومور مغزی بسیار مهم خواهد بود.

این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر خاطر نشان کرد: اخیرا، تشخیص با استفاده از انواع طیف سنجی‌ها و تصویربرداری‌های لیزری به دلیل تشخیص بیماری در کوتاه‌ترین زمان بسیار مورد توجه قرار گرفته است، سرعت بالا، غیرتماسی بودن با بافت، دارا بودن کمترین اثرات تخریبی، تکرارپذیری و عدم نیاز به آماده سازی پیچیده نمونه‌ها از مزایای این تکنیک‌ها به شمار می‌رود.

وی با بیان اینکه در این مطالعات برای تشخیص از روش‌های طیف سنجی‌های فروشکست القایی لیزری (LIBS)، فروشکست القایی لیزری تقویت شده به کمک تخلیه الکتریکی اسپارک (SA-LIBS) و فلورسانس القایی لیزری (LIF) استفاده شد، اظهار کرد: نتایج به دست آمده از این تحقیق در صنعت پزشکی جهت تشخیص تومور‌های مغزی قابل استفاده است.

همچنین یک مقاله در ژورنال Biomedical optics express با عنوان Signal enhancement in spark-assisted laser-induced breakdown spectroscopy for discrimination of glioblastoma and oligodendroglioma lesions چاپ شده است.

این دانش آموخته دانشگاه امیرکبیر با اشاره به دیگر نتایج به دست آمده از این مطالعات گفت: ما در این تحقیق مشاهده کردیم که تفاوت‌های قابل توجهی بین انتشار پلاسمایی بافت سالم و گلیوم‌های مغزی است به گونه‌ای بررسی‌های ما نشان داد تفاوت بافت سالم و ناسالم مغز در شدت عناصر است و اختلافات واضحی بین شدت نسبی عناصری، چون "باریم"، "کلسیم"، "منیزیم"، "فسفر"، "منگنز" و "آهن" در بافت سالم و سرطانی وجود دارد. در بافت سرطانی مقدار این عناصر نسبت به بافت سالم بیشتر است.

محمدی متین گفت: از معایب اصلی طیف سنجی فروشکست القایی لیزری در انرژی‌های پایین می‌توان به دقت، حساسیت آشکارسازی کمتر اشاره کرد. روش طیف‌سنجی فروشکست القایی لیزری علاوه بر مزایای متعدد، معایبی دارد که محققین برای بهینه کردن و توسعه آن، روش‌های مختلفی را پیشنهاد داده‌اند. از جمله این روش ها، اضافه کردن یک منبع ثانویه به چیدمان روش طیف سنجی فروشکست القایی لیزری است.

وی اضافه کرد: در این رساله ما از یک منبع ولتاژ بالا جهت بهبود عملکرد و حساسیت تکنیک فروشکست القایی لیزری استفاده کردیم؛ چرا که افزایش انرژی لیزر، تخریب شدید نمونه را در پی دارد، اما استفاده از جرقه الکتریکی همراه با روش فروشکست القایی لیزری باعث تقویت سیگنال‌های طیفی می‌شود که باعث خواهد شد حتی عناصری که شدت کمتری دارند در این روش تقویت شود و این تفاوت‌های کوچک هم به وضوح بهتری دیده می‌شود ضمن آنکه در نمونه‌های مهمی مثل مغز تخریب نمونه کاهش پیدا میکند.

محمدی متین افزود: همچنین از لیزر گازکربنیک استفاده کردیم، که انتظار داریم با استفاده از این لیزر (در روش طیف‎سنجی لیزری (LIBS، پلاسمای پرانرژی‎تر و در نتیجه کندگی و عوارض جانبی کمتری به دست آید.

وی افزود: لیزر TEA CO۲ بخاطر فرآیند برم اشترلانگ معکوس نیز استفاده شد. لیزر TEA CO۲ به دلیل متناسب بودن ضریب جذب پلاسما با مجذور طول موج لیزر، نسبت به لیزر Q-SW Nd: YAG از فرآیند Bremsstrahlung معکوس (IB) بهره می‌برد.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تعامل لیزر-پلاسما در مورد لیزر TEA CO۲ منجر به پلاسمای پرانرژی‌تر می‌شود. پلاسما با جذب موثر IB سروکار دارد که منجر به تحریک و انبساط پلاسما می‌شود.

وی ادامه داد: وقتی فرآیند برم اشترلانگ معکوس اتفاق می‌افتد، قسمتی از باریکه لیزر، پلاسما را گرم می‌کند. باز گرم کردن پلاسما می‌تواند عمر و شدت خطوط گسیل را افزایش دهد و این‌ها برای تابش در روش طیف سنجی فروشکست القایی لیزری مفید خواهد بود، هر چند یک افزایش در تابش زمینه اتفاق می‌افتد. به طور نمونه بافت GBM در دو طول موج ۱ (لیزر (Nd:YAG و ۱۰ میکرومتر (TEA CO۲) تست شد. تفاوت شدت‌ها به وضوح در طیف‌های دو لیزر دیده میشود که میتواند بخاطر فرآیند برم اشترلانگ معکوس قوی‌تر در لیزر TEA CO۲ باشد.

به گفته این محقق، همچنین بافت مغز از مواد مختلف تشکیل شده است، اما حدود ۸۰ درصد آن را آب تشکیل داده است. ضریب جذب آب در طول موج‌های بلندتر بیشتر است لذا آب توسط لیزر) TEA CO۲ با طول موج ۱۰.۶ میکرومتر) نسبت به طول موج کوتاه‌تر مثل لیزر Nd:YAG (با طول موج ۱.۶ میکرومتر) بیشتر جذب میشود؛ بنابراین لیزر Nd:YAG نسبت به لیزر TEA CO۲ در بافت عمیق‌تر است، و با این حساب میتوان گفت آسیب حرارتی هم در لیزر TEA CO۲ نسبت به لیزر Nd:YAG کمتر است.