به گزارش گروه علم و فناوری باشگاه خبرنگاران دانشجویی(ایسکانیوز) به نقل از وب‌سایت خبری دانشگاه مک‌گیل؛ یک استارت‌آپ میان رشته‌ای در دانشگاه مک‌گیل -که توسط دو محقق ایرانی و یک محقق کانادایی تاسیس شده- یک پلتفرم یکپارچه «واقعیت ترکیبی» ابداع کرده است که به جراحان امکان می‌دهد اسکن‌های تصویربرداری تشخیصی بیمار را به سرعت به مدل آناتومیک و هولوگرافی سه‌بعدی تبدیل کنند. این پلتفرم که هولو-ری نام دارد، مبتنی بر فناوری ابری است و براساس واقعیت ترکیبی، تصویری سه‌بعدی و همه‌جانبه به منظور آموزش، تشخیص و برنامه‌ریزی درمان برای روش‌های کم‌تهاجمی ایجاد می‌کند.

واقعیت ترکیبی نتیجه ترکیب دنیای فیزیکی با دنیای دیجیتال است. به عبارت دیگر واقعیت ترکیبی اشیای مجازی را به دنیای واقعی متصل می‌کند و کاربر را قادر به تعامل با اشیای مجازی می‌کند. واقعیت ترکیبی گاهی با دنیای واقعی شروع می‌شود که در آن، اشیای مجازی نه تنها به محیط افزوده می‌شوند بلکه کاربر می‌تواند با آنها ارتباط برقرار کند. به بیان دیگر، کاربر در فضای واقعی می‌ماند، اما محتوای دیجیتال به این فضا اضافه می‌شود و کاربر می‌تواند روی این اشیای مجازی اثر بگذارد. واقعیت ترکیبی گاهی هم با یک دنیای کاملا مجازی شروع می‌شود که در آن، شاهد یک دنیای مجازی هستیم که جایگزین دنیای واقعی می‌شود. اشیای مجازی درون آن شبیه نمونه‌های واقعی هستند.

تیم دانشگاه مک‌گیل در حال حاضر روی سیستم قلبی عروقی تمرکز کرده، اما امیدوار است که بتواند از این فناوری برای بازسازی سه‌بعدی ساختارهای آناتومیکی مختلف استفاده کند. این تیم در قالب استارت‌آپ هولو-ری این فناوری را ابداع کرده است. یکی از بنیانگذاران این استارت‌آپ رنزو سسره، جراح قلب است که به دلیل تخصصش در دستگاه‌های کمکی جدید قلب مشهور است. او دانشیار گروه جراحی در دانشگاه مک‌گیل و مدیر جراحی قلب مرکز بهداشت این دانشگاه است.

دکتر سسره قبلا برای دیدن قلب و اندام‌های مجاور آن در بیمارانش، مجبور بود که قفسه سینه آنها را باز کند و استخوان‌های سینه را ببرد. به همین دلیل به این فکر افتاد که رویکرد جراحی باز قلب و عروق را به سمتی سوق دهد که برش‌های کمتری برای دسترسی به قلب بیمار انجام دهد و آسیب کمتری به قفسه سینه او وارد کند. زیرا این برش‌ها خطر عوارض و زمان بهبودی را در بیمار طولانی‌تر می‌کنند.

در صورت امکان، جراحان روش‌های کم تهاجمی را انجام می‌دهند که شامل قرار دادن کاتتر از طریق نقاط دسترسی مختلف در بدن برای رسیدن به قلب، با تکیه بر تصویربرداری پزشکی برای ارائه دستورالعمل‌های دیداری است.

دکتر سسر می‌گوید: قلب عضوی از بدن است و ساختاری متحرک مملو از خون است، بنابراین نمی‌توانید دوربینی وارد آن بکنید تا به آن نگاه کنید. اگر به تصاویر رادیوگرافی تکیه کنیم، استفاده از کاتتر با محدودیت زیادی مواجه می‌شود، زیرا واقعا نمی‌توانیم به اندازه کافی ساختار را خوب ببینیم. ما نیاز به چشم‌های مصنوعی داریم تا متوجه شویم در داخل قلب چه می‌گذرد.

همین موضوع انگیزه‌ای برای محققان استارت‌آپ هولو-ری شد تا یک پلتفرم مبتنی بر فناوری ابری طراحی کنند که از روش‌های مختلف فناوری پیشرفته و تصویربرداری هولوگرافیک برای بازسازی سریع قلب از تصاویر اسکن توموگرافی کامپیوتری و MRI استفاده می‌کند.

تاریخچه تصویربرداری قلب

به گفته دکتر سسر، ۲۰ سال پیش، جراحان از ابزارهای غیرمستقیم مثل اشعه ایکس برای تجسم آنچه بر بیمار می‌گذشت، استفاده می‌کردند. اما اشعه ایکس دوبعدی است و در نتیجه اطلاعات کمی را از عمق قلب ارائه می‌دهد و با تغییر جهت تصویر محدودتری را نشان می‌دهد. در واقع این روش کاملا ابتدایی به شمار می‌رود.

سسر می‌افزاید: ما آنژیوگرام‌های کرونر را نیز بررسی کردیم، آزمایش‌هایی که نشان می‌دهند انسدادها در کجای شریان‌های کرونر بیمار قرار دارند. زمانی که دانشجوی پزشکی بودم و آنژیوگرافی عروق کرونر را بررسی می‌کردم، برایم خیلی عجیب بود که همه چیز بستگی به زاویه دیدم داشت. مثلا از یک زاویه هیچ انسداد شریانی وجود نداشت، اما بعد از یک دقیقه، زمانی که روی نمای بعدی کلیک می‌کردم ناگهان می‌دیدم که شریان بیمار تا ۹۰ درصد مسدود است. این کمبود اطلاعات کار را برای ما سخت می‌کرد.

این موضوع هنوز در مورد روش‌های تصویربرداری امروزی صادق است، با این تفاوت که پزشکان هوشیارتر شده‌اند و از فناوری‌های مختلفی استفاده می‌کنند تا انسداد عروق کرونر را بهتر ارزیابی کنند. مثلا دستگاه سونوگرافی و انتقال فشار اطلاعاتی را در مورد انسداد در اختیار پزشکان قرار می‌دهند که تصویربرداری رادیوگرافی نمی‌دهد.

سسر همچنین می‌گوید: هولو-ری ابزاری هیجان‌انگیز است، زیرا درک واقعی‌تری را برای جراحان فراهم می‌کند. می‌توانیم کاتترها را داخل قلب حرکت دهیم و زوایایی را که قبلا قابل دسترس نبودند، با کمک علم روباتیک و مکاترونیک تجسم کنیم. حتی می‌توانیم کاتترها را با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و دقیق‌تر یادگیری عمیق آموزش دهیم. در این صورت هر چقدر کاتتر بیشتر کار می‌کند، راحت‌تر می‌تواند به نقطه‌ای که مدنظر است برود و این یعنی فضای کمتری برای خطای انسانی وجود دارد.

محققان این استارت‌آپ قصد دارند از این پلتفرم برای آموزش جراحی به جراحان استفاده کنند و شرایطی را مهیا سازند که جراحان با دسترسی به پایگاه داده هولوگرام‌های سه‌بعدی ساخته شده از آسیب‌شناسی‌های واقعی بیمار و ساختارهای پیچیده تشریحی، کمترین خطا را در جراحی‌های خود داشته باشند.

قدرت تیم بین رشته‌ای

بنیانگذاران هولو-ری توسعه موفقیت‌آمیز این فناوری را مدیون همکاری بین رشته‌ای میان پزشکی و مهندسی می‌دانند.

دکتر امیر هوشیار (سمت چپ تصویر)، محقق ایرانی و مدیر ارشد فناوری هولو-ری، مهندس مکانیک با تخصص دستگاه‌های پزشکی و روباتیک جراحی است که در دوره دکتری روی سیستم‌های جراحی با کمک روبات با قابلیت لمسی کار کرده است. او در ژوئن 2021 به مک‌گیل پیوست تا توسعه مرکز روباتیک جراحی جدید را در این دانشگاه به دست بگیرد.

هوشیار می‌گوید: در دپارتمان جراحی مک‌گیل ابتکار عمل جراحی روباتیک در اولویت قرار گرفته است، زیرا این فناوری سریعا در حال رشد در دنیاست و ما هم می‌خواهیم در این راستا توسعه این فناوری را تسریع کنیم.

پرواز درون قلب

به گزارش وب‌سایت دانشگاه مک‌گیل، مدت کوتاهی پس از پیوستن دکتر هوشیار به مک‌گیل، او و دکتر سسر مسیرهای مشترکی را طی کردند و به سرعت علائق مشترکی را کشف کردند که این موضوع آنها را به همکاری‌های بیشتر ترغیب کرد. در نهایت هم یک برنامه تحقیقاتی تعریف کردند که به برطرف کردن نیازهای جراحی قلب و عروق، پزشکی و روباتیک می‌پردازد.

امیر صیادی (سمت راست تصویر) محقق دیگری است که به تازگی از طرح جراحی تجربی دانشگاه مک‌گیل فارغ‌التحصیل شده است و اولین دانشجوی دکتری این برنامه تحقیقاتی به شمار می‌رود. او سومین بنیانگذار و مدیر اجرایی هولو-ری است که سابقه و تجربه قابل توجهی در زمینه جراحی روباتیک، واقعیت ترکیبی و توسعه نرم‌افزار پزشکی دارد.

صیادی که قبلا تکنسین شبیه‌سازی پرواز بود، زمانی که برای اولین بار با هوشیار ملاقات کرد تا در مورد استفاده از تخصصش در توسعه یک دستگاه نوآورانه زیست پزشکی استفاده کنند، گفت که «ما در قلب پرواز خواهیم کرد».

صیادی که پیش از این نیز تاسیس و مدیریت چندین استارت‌آپ موفق را در کارنامه حرفه‌ای خود دارد، می گوید: فورا پتانسیل فناوری شبیه‌سازی را در فرآیند جراحی قلب درک کردم و مشتاق بودم که ایده‌هایم را با دیگران به اشتراک بگذارم. هدفم این بود که از جراحات خوب حمایت کنم و به بیماران زیادی کمک کنم؛ نه فقط در مک‌گیل، بلکه در سرتاسر جهان.

*عکس از اون اگان، وب‌سایت رسمی دانشگاه مک‌گیل