هولوگرافی در صنعت پزشکی

کاربرد های هولوگرافی در صنعت پزشکی

این مقاله خلاصه ای از کاربرد های هولوگرافی در صنعت پزشکی و موارد استفاده و پیشرفت های امروز آنها را بیان می کند. این مقاله توسط انتگراف جمع آوری و تولید مجدد شده است و دارای محفوظیت حق چاپ بوده و در صورت نیاز شامل ویرایشاتی در نسخه ی اصلی است.


کاربرد های هولوگرافی در پزشکی

پیشرفت های اخیر در تکنیک های هولوگرام و دسترسی به ابزار جهت تفسیر اینترفروگرام ها و موفقیت در تکنیک های هولوگرافی با تصرف در بافت های بدن، چشم پزشکی، دندان پزشکی، اورولوژی، گوش پزشکی، آسیب شناسی و ارتوپدی ضمانت هولوگرافی را برای ظهور بعنوان یک ابزار قدرتمند در کاربردهای طبی نشان داده است. تصاویر سه بعدی هولوگرافیک چشم و تست اینترفرومتری از دندان انسان ها و حرکات قفسه ی سینه در طول تنفس نیز به تازگی یافت شده اند.

  • اکثر تکنیک های اینترفرومتری هولوگرافی برای کاربردهای زیست پزشکی استفاده شده اند.
  • هولوگرافی اشعه ایکس میتواند برای تحلیل اجزای داخلی بدن و انسان های زنده بدون نیاز به نمونه ی دیگر بکار روند.
  • هولوگرافی آندوسکوپی راه حلی برای تصاویر سه بعدی غیرقابل دسترس واندازه گیری های بی ضرر از درون اندام ها را فراهم کرده است.
  • تصاویر سه بعدی از نمونه های بیولوژیکی می توانند با تصاویر رادیولوژی دو بعدی با استفاده از تکنیک های هولوگرافیک سه بعدی، استریوگرام های سه بعدی و هولوگرام های مرکب ترکیب شوند.
  • نسل مرئی هولوگرافی برای اندازه گیری نمونه های زیست پزشکی نیز مفید است.

هولوگرافی در درمان بیماری های قلبی

تیمی از مهندسان و پزشکان در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس برای اولین بار نشان داده اند که استفاده از نمایشگر هولوگرافی دقت پزشک را هنگام انجام روشی برای درمان ضربان قلب نامنظم بهبود می بخشد.

در یک روش فرسایش با استفاده از فناوری موجود ، معروف به سیستم نقشه برداری الکتروآناتومیک (EAMS) ، یک تکنسین کاتترها را کنترل می کند در حالی که پزشک تصاویر را روی مانیتورهای ارائه شده در دو صفحه مختلف مشاهده می کند. سپس پزشک باید ذهنی تصویر قلب هولوگرامی را ایجاد کند.

Jon Silva و تیم مهندسین او نرم افزاری را برای هدست مایکروسافت هولولنز ایجاد کردند که داده های کاتترهای خورده شده در قلب بیمار را به یک تصویر هولوگرافی هندسی تبدیل می کند که بر روی بیمار قرار دارد. این هدست که تقریباً یک پوند وزن دارد ، به پزشک این امکان را می دهد تا با استفاده از نگاه خود برای هدایت کنترل ها و کنترل دستها و عقیم نگه داشتن دست ، روش کار را کنترل کند. سیستم آنها ، سیستم تجسم و تعامل الکتروفیزیولوژی پیشرفته (VLVIS) ، یک تصویر دیجیتالی سه بعدی از نقشه های الکترواناتومیک بیمار را فراهم می کند که تصویری از داخل قلب را ارائه می دهد ، که می توانند اندازه گیری و دستکاری شوند. این هدست به کاربر این امکان را می دهد تا برخلاف واقعیت مجازی که کاربر را کاملاً از محیط خود خارج می کند ، کل محیط خود از جمله بیمار را مشاهده کند.

هولوگرافی در درمان بیماری های قلبی

هولوگرافی اشعه ایکس

مهمترین کاربرد های هولوگرافی در صنعت پزشکی هولوگرافی اشعه ایکس است. هولوگرافی اشعه ی ایکس پتانسیل آزمایش نمونه ها در یک فضای آب دار با حلالی بسیار بالا و بدون نیاز به دیگر نمونه ها را که اغلب بصورت انتخابی ساختگی تلقی می شوند را داراست. هولوگرام اشعه ی ایکس روی آینه ی نوار باریک ایکس فرود آمده که پهنای باند اشعه ی ایکس را کاهش داده و توسط لیزر تولید می شود. آینه ی زیر لایه ای با نواحی مسطح و ناصاف است که موجب انسجام پرتوهای اشعه ی ایکس می شود و توسط بیست لایه ی سیلیکونی و مولیبنومی پوشانده می شود تا انعکاس بالای اشعه ی ایکس را موجب شود.

این نمونه با روشن سازی توسط پرتو اشعه ی ایکس در مسیر مقابل پراکنده می شود و پرتو شئ را تشکیل می دهد. پرتو شئ با پرتوهای اشعه ایکس که نمونه ی اصلی را گم کرده اند تداخل پیدا می کند. هولوگرام های ضبط شده می توانند بصورت دستی بازسازی شوند. اشعه ی ایکس در مقابل متاکریلات پولی متیل مقاومت کرده و قابلیت های بالایی دارد اما نیازمند بازسازی و بهبود آن است.

هولوگرافی اشعه ایکس

اگر اندازه ی مبدا کوچک نگه داشته شود تا انسجام اجزای فاصله دار را تضمین کند الگوی روشنایی توسط پروژکتور بزرگ تر می شود و یک جهت یاب معتدل با کمیت بالا مانند یک دوربین سی.سی.دی میتواند برای ضبط هولوگرام بجای متاکریلات پولی متیل استفاده شود.

بازسازی این هولوگرام میتواند بصورت عددی صورت پذیرد. سیستم اجازه ی مشاهده ی زمان واقعی را می دهد که برای نمونه های بیولوژیکی مفید خواهد بود. راه حل دست یافته توسط دیگر راه کارها با اندازه ی مبدا یک یو.ام محدود شده بود. این مطالعه مشاهده ی زمان واقعی هولوگرام ها از نمونه های زنده ی زیست محیطی را نشان می دهد.


هولوگرافی ترکیبی

یکی دیگر از کاربرد های هولوگرافی در صنعت پزشکی هولوگرافی ترکیبی است این نوع هولوگرافی می تواند برای نشان دادن کامل داده های پزشکی استفاده شوند. آن ها از تصاویر اندازه گیری شده برای ساخت هولوگرام استفاده می کنند. این تکنیک راهی را برای هولوگرام بوجود می آورد تا تصاویر آن با اندازه های اصلی متفاوت باشند. شفافیت در تصویر بکار می رود تا یک هولوگرام ترکیبی چند نما ساخته شود.

بازسازی هولوگرام باعث می شود تصویر اشیا واقعی با اندازه های برابر و با شفافیت بالا تولید شود. هولوگرام های سه بعدی از دیدگاه چند زاویه ای برای اشیا استفاده می کنند. این سبک شامل سه مرحله است، جمع آوری داده ها، فرآیند عکس برداری و سه بعدی سازی آن ها.

از آنجا که هولوگرافی سه بعدی تنها اختلاف تصاویر افقی اشیا را حفظ می کند تنها محدود به قابلیت هایی است که در آن ها سطوح نقش مهمی بازی می کنند، مانند جراحی جمجمه و پیوند عضو. بعلاوه اکثر داده های  بیولوژیکی مانند سی.تی اسکن یا ام.آر.آی معمولا بعنوان از یک سری از اسکن ها بجای تصاویر چند زاویه ای جمع بندی می شوند. هولوگرافی ترکیبی که تصاویر را با همه ی قسمت هایش به درستی بازسازی می کند و هر دوی اختلاف مناظر افقی و عمودی را نمایش می دهد و سودمند تر از سایر گزینه هاست.


هولوگرام حجمی مرکب

هولوگرام های ترکیبی که اختلاف مناظر کامل و عمق فیزیکی در آن حفظ می شود بعنوان هولوگرام ترکیبی حجیم شناخته می شود. یک هولوگرام حجمی مرکب از تعدادی تصویر مانند تصاویر سی.تی.اسکن و ام.آر.آی ساخته می شوند. اولین عکس به درون صفحه ای که در مقابل فیلم هولوگرافیک قرار گرفته است تابیده می شود. یک هولوگرام حاصل از این تصویر با افزودن یک پرتو مرجع ضبط می گردد.

سپس صفحه حرکت می کند و چند میلیمتر از فیلم هولوگرافیک دورتر می شود و تصویر دوم به صفحه تابیده می شود و سپس تصویر دوم بر روی تصویر اول ساخته می شود. همه ی تصاویر به همین شکل ضبط می گردند. هریک از آن ها با فاصله ی بیشتر از دیگری، سپس فیلم تشکیل می شود. وقتی هولوگرام بازسازی می شود تمام تصاویر در فضای سه بعدی با فواصل مختلف توضیع می شوند. فن خنثای پراکندگی می تواند برای ساختن تصاویر مرکب بکار رود تا تصاویر بتوانند با منشا نور سفید دیده شوند.

هولوگرافی در پزشکی

فرآیند ترکیبی هولوگرام مشابه توموگرافی معکوس  که در آن صفحه از مکانیزم توموگرافی تکه تکه استفاده می کند و جایگزینی صحنه ی نهایی از طریق اسکنر در بدن بیمار تقلید می شود. از آنجا که هولوگرام های ترکیبی از قطعات مختلف در فضا استفاده می کنند، می توانند بعنوان هولوگرام مرکب زتا نام برده شوند. برخلاف هولوگرافی سه بعدی که بعنوان هولوگرام ترکیبی تتا شناخته میشود چرا که شامل تصاویری از زوایای مختلف است.

باید اشاره کنیم که هولوگرام های مرکب با کمال وفاداری اطلاعاتی را که شامل عمق فیزیکی و ابعاد صوتی در هر قطعه بدون تحریف هندسی یا نور سنجی است. اگرچه موفقیت این تکنیک به صحت و طول قطعات در نماهای مختلف وابسته است. سیستم کامل برای تولید و نمایش هولوگرام های مرکب بالینی می توانند خودکار شوند.


روش ضبط نور در پرواز هولوگرافیک

فن هولوگرافی ثبت نور پردازی میتواند برای اجرای نخستین قانون دریافت نور برای عکس برداری از درون بافت های بدن انسان بطور موثری بکار رود. این سبک هولوگرافی اجازه ی استفاده ی مداوم و نبض لیزری با طول موج کوتاه را می دهد. یک طول موج کوتاه در هولوگرافی معادلی برای نبض کوتاه است. یک پرتو لیزری با طول موج کوتاه به دو بخش پرتو شی و پرتو مرجع تقسیم می شود.

پرتو شی از طول بافت عبور می کند و پرتو نور نادیده گرفته می شود چرا که در محل ثبت با اولین نور دریافتی منطبق می شود. بنابراین تنها نخستین نور دریافتی بعنوان هولوگرام ضبط می گردد. پرتو مرجع در زوایای بزرگ عملا شایع است بنابراین در زوایای مختلف صفحه و در زمان های گوناگون دریافت می شوند. یک بخش از هولوگرام می تواند نخستین نور دریافتی را ضبط کرده و دیگر نورهای دریافتی می توانند در بخش های دیگر ضبط شوند.


هولوگرافی در علم چشم پزشکی

ضبط تصاویر سه بعدی از چشم یکی از ابتدایی ترین کاربرد های هولوگرافی در صنعت پزشکی در رشته ی چشم پزشکی بود. تفکیکات شبکه یا ساختمان درون چشمی را میتوان کشف کرد. هولوگرافی می تواند برای اندازه گیری توپوگرافی قرنیه و تغییرات لنزهای شفاف و مطالعه ی خصوصیات سطحی عصب سر و قرنیه ی چشم بکار رود. سبک اخیر در تشخیص شکل سطحی، قسمت های پیرامونی را از دست می دهد. مزیت مهم فن هولوگرافی دقت بالا است که در آن اندازه گیری امکان پذیر است.

حالت ارتجاعی قرنیه می تواند با هولوگرافی اینترفرومتری اندازه گیری شود. این اطلاعات برای جراحی قرنیه حیاتی می باشند. بسط قرنیه با روشن کردن چشم گاو برای افزایش فشار درون چشمی از هولوگرافی اینترفرومتری استفاده می کند. نخستین تحقیقات نشان داده اند که هر چشم گاو حالت ارتجاعی خاص خود را دارد. تحقیقاتی که تا کنون صورت گرفته است نشان داده که هولوگرافی ظرفیت بررسی قرنیه ی چشم، تغییر قرنیه، تعییر لنزهای شفاف و مشخصات سطحی هر دوی عصب سر و شبکیه را دارا است.

هولوگرافی در چشم پزشکی

تصحیح خطاهای انکساری

یکی از کاربردهای مهم انکسار بصری در تصحیح خطاهای انکساری برای افراد مسن است که آب مروارید داشته و با استفاده از لنزهای درون چشمی جراحی کرده اند. چنین افرادی در تغییر تمرکز چشمانشان در فاصله ی اشیا نزدیک و دور دچار مشکل هستند. لنزهای دوکانونی در محل لنزهای طبیعی چشم کاشته می شوند.

لنز دو عدسی ترکیبی از یک لنز انکساری متداول و یک لنز انکساری دیگر است. اولی بر روی دید دور و دومی بر روی دید فاصله ی نزدیک تمرکز می کند. تاثیر لنزهای انکساری روی پنجاه درصد تنظیم می شود بنابراین هر دوی فواصل دور و نزدیک با یکدیگر همساز می شوند.

لنزهای انکساری برای پرورش لنزهای متداول ساخته می شوند. وقتی چشم بر روی فاصله ی اشیا تمرکز می کند به علت وجود لنزهای انکساری تصویری محو ایجاد می شود و بلعکس، که اغلب کیفیت تصویر را کاهش می دهد. در اکثر موارد تصویر مهم توسط درک دیداری انسان و سیستم شبکیه نادیده گرفته می شود. ممکن است که یک لنز انکساری بسیار نازک مستقیما بر روی شبکه ی چشم قرار بگیرد یعنی جایی که بافت طبیعی در اطراف آن رشد میکند تا آن را ایمن نگه دارد. ایجاد یک لنز ارتباطی نیمه شفاف ممکن است توان دیداری کاملی را فراهم کند.


هولوگرافی در دندان پزشکی

یکی از کاربرد های هولوگرافی در صنعت پزشکی هولوگرافی در دندان پزشکی است. هر دوی امواج ممتد و هولوگرافی نبض لیزری برای کاربردهای هولوگرافی در دندان پزشکی استفاده شده اند.

  • هولوگرام ها راهی متداول برای ذخیره ی عکس دندان، ضبط صدمات بالا و ریشه ی دندان برای اهداف قانونی و دادگاهی است.
  • هولوگرام می تواند برای ذخیره ی مطالعات مدل های ارتودونسی که با پرتو لیزری یا منشا نور سفیر استفاده می شود، برای اندازه گیری های سه بعدی بکار رود. این کار فضای ذخیره ی زیادی را نگه می دارد.
  • تصاویر هولوگرافی از نظر پزشکی قابل اتکا بوده و خطاهای رندوم در آن ها شایع نیست. با مطالعه ی ثبتیات جدید و قدیمی ارتودونتیست ها می توانند برنامه ی بیمارانشان را تماشا کنند.
  • هولوگرام ها می توانند بعنوان ابزار آموزشی در آناتومی دندان و جراحی آن بکار روند.
  • هولوگرافی اینترفرومتری برای انداره گیری های غیر قابل دسترس در دندان و حرکات آن ها در هر سه بعد و اندازه گیری تغییرات ابعاد بافت براساس اصلاح مواد دندان با مواد نرم و ابکی دهان استفاده شده است.
  • تکنیک مرئی هولوگرافیک نیز می تواند توپوگرافی دندان را مشخص کند.

هولوگرافی در ارتوپدی

یکی از مهمترین کاربرد های هولوگرافی در صنعت پزشکی  در بخش ارتوپدی است. هولوگرافی ابزار فوق العاده ای را برای مطالعات غیرقابل دسترس ساختار ارتوپدی فراهم می آورد. بخصوص قسمت های ثابت بیرونی، تا میزان فشار را در پیچ و مهره های بدن نشان داده و اندازه گیری کند. چنین مطالعاتی در فرآیند مطالعه ی استخوان آوری با بخش های ثابت بیرونی برای مطالعه ی شکستگی استخوان های بلند استفاده میشد تا از در رفتگی بخش های شکسته ای که موجب کاهش نیروی ثابت می شدند جلوگیری کند. حالت خم شدگی سگدست استخوان های خشک بوسیله ی هولوگرافی هترواین مطالعه شده است تا ضریب فیزیوالکتریکی استخوان مشخص شود.

تکنیک های هولوگرافی اینترفرومتری بطور وسیل و موفقیت آمیز برای مطالعه ی بخش های مختلف بدن انسان شامل قرنیه، حرکت دندان ها، غشای طبلی شکل، غشای بنیادی، حلزون گوش، استخوان گیجگاهی، اتصالات استخوان سندان، سینه، قطعات بزرگ و استخوان ها بکار رفته است. هولوگرافی آندوسکوپ ابزاری نیرومند برای تصاویرغیرقابل دسترس و انداره گیری های دقیق از داخل حفره های طبیعی اندام های داخلی بدن انسان است.


کاربردهای هولوگرافی در گوش پزشکی

گوش انسان در استخوان تمپورال که بخشی از قاعده جمجمه را تشکیل تعبیه شده است. گوش ممکن است به سه بخش تقسیم شود: گوش خارجی، گوش میانی و گوش داخلی. گوش خارجی شامل لاله گوش (در شکل نشان داده نمی شود)، مجرای گوش خارجی و پرده صماخ است.

پرده صماخ ورودی گوش میانی است که صدای ورودی از گوش خارجی به گوش داخلی می رساند. گوش میانی بین صندوق صماخ قرار گرفته و شامل رشته ای از استخوانچه شنوایی است. گوش داخلی حلزون گوش است که شکلی مارپیچ مانند دارد. حلزون گوش به دو کانال موازی با پرده ی اصلی جدا شده است. سلول گیرنده برای حس شنوایی در فواصل مختلف بر روی پرده ی اصلی توزیع شده است.

تکنیک های مختلف هولوگرافی برای مطالعه ی قسمت های مختلف اندام شنوایی محیطی انسان بسیار قدرتمند هستند. رفتار ارتعاشی مدل های مختلف از بخش های داخلی گوش مانند حلزون را می تواند توسط هولوگرافی مورد مطالعه قرار داد. تداخل سنجی هولوگرافی همچنین برای مطالعه ی ارتعاش قسمتهای مختلف عضلات گوش مورد استفاده قرار میگیرد.

مطالعه ی پرده صماخ

پرده صماخ در اتصال فشار صدای آکوستیک در کانال گوش خارجی به حرکت استخوانچه گوش میانی مهم است. هولوگرافی تکنیک های مختلف را می توان برای اندازه گیری دقیق شکل پرده صماخ مورد استفاده قرار داد. تداخل سنجی هولوگرافی برای مطالعه ی حالت های مختلف ارتعاش پرده صماخ در انسان بسیار مناسب است. بسیاری از نوزادان و افراد کهنسال دچار التهاب گوش می شوند که همین امر نیز مانع از عملکرد صحیح گوش می شود.


سوالات متداول

  1. از هولوگرافی سه بعدی چه استفاده هایی در پزشکی می شود ؟

    از آنجا که هولوگرافی سه بعدی تنها اختلاف تصاویر افقی اشیا را حفظ می کند تنها محدود به قابلیت هایی است که در آن ها سطوح نقش مهمی بازی می کنند، مانند جراحی جمجمه و پیوند عضو. بعلاوه اکثر دادهای  بیولوژیکی مانند سی.تی اسکن یا ام.آر.آی معمولا بعنوان یک سری از اسکن ها بجای تصاویر چند زاویه ای جمع بندی می شوند.

  2. هولوگرافی در علم چشم پزشکی چیست ؟

    هولوگرافی می تواند برای اندازه گیری توپوگرافی قرنیه و تغییرات لنزهای شفاف و مطالعه ی خصوصیات سطحی عصب سر و قرنیه ی چشم بکار رود.

  3. کاربرد هولوگرافی در ارتوپدی چیست ؟

    هولوگرافی ابزار فوق العاده ای را برای مطالعات غیرقابل دسترس ساختار ارتوپدی فراهم می آورد. بخصوص قسمت های ثابت بیرونی، تا میزان فشار را در پیچ و مهره های بدن نشان داده و اندازه گیری کند. چنین مطالعاتی در فرآیند مطالعه ی استخوان آوری با بخش های ثابت بیرونی برای مطالعه ی شکستگی استخوان های بلند استفاده میشد تا از در رفتگی بخش های شکسته ای که موجب کاهش نیروی ثابت می شدند جلوگیری کند


آخرین مقالات
دیدگاه‌ها
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.1