رویکرد تشخیصی جدید برای ارزیابی عوارض پوستی دیابت ملیتوس

رویکرد تشخیصی جدید برای ارزیابی عوارض پوستی دیابت ملیتوس

تیم تحقیقاتی چند رشته‌ای پژوهش خود را با عنوان «عوارض پوستی دیابت قندی که با تصویربرداری ابرطیفی قطبی و یادگیری ماشین آشکار می‌شود» اخیراً در تراکنش‌های IEEE روی تصور پزشکی منتشر کرده است.

  تیم تحقیقاتی چند رشته‌ای پژوهش خود را با عنوان «عوارض پوستی دیابت قندی که با تصویربرداری ابرطیفی قطبی و یادگیری ماشین آشکار می‌شود» اخیراً در تراکنش‌های IEEE روی تصور پزشکی منتشر کرده است.

در این نشریه، با استفاده از فناوری نوظهور مبتنی بر فوتونیک، راه‌حل‌های نوآورانه در یادگیری ماشین، و ویژگی‌های فیزیولوژیکی قطعی، محققان یک رویکرد تشخیصی را معرفی می‌کنند که قادر به ارزیابی عوارض پوستی دیابت شیرین در مراحل اولیه است.

در این کار، ما اعتبار بالینی دستگاه نوری خود و روشی را که در چارچوب پروژه آکادمی فنلاند توسعه داده‌ایم، انجام دادیم.

نتیجه کلیدی چیست؟

ما یک آزمایش بالینی از یک دستگاه نوری فشرده و قابل حمل را برای تعیین خصوصیات عملکردی غیر تماسی پوست انسان ایجاد و انجام داده‌ایم. این دستگاه می تواند از راه دور نقشه های فضایی سطح اکسیژن خون، محتوای خون را اندازه گیری کند و تغییرات ساختار کلاژن پوست را ارزیابی کند.

برای دستیابی به این هدف، فناوری‌های سنجش قطبش و تصویربرداری فراطیفی با هم ترکیب شده و با الگوریتم‌های پیشرفته پردازش سیگنال مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی همراه شده‌اند.

تصویربرداری فراطیفی تکنیکی است که تصویربرداری مرسوم و طیف‌سنجی را با هم متحد می‌کند. این فناوری که در ابتدا به عنوان یک سیستم پیچیده ماهواره ای یا مبتنی بر هواپیما توسعه یافت، سرانجام به یک ابزار تصویربرداری فشرده تبدیل شد که می تواند برای کاربردهای پزشکی، صنعتی و سایر کاربردهای مرتبط مورد استفاده قرار گیرد.

با استفاده از این فناوری می توان هم اطلاعات فضایی و هم اطلاعات طیفی یک شی را به دست آورد. تصویر سه بعدی به دست آمده (دو بعد فضایی و یک بعد طیفی) از حدود صد یا بیشتر باند طیفی برای هر پیکسل اندازه گیری شده یک جسم تشکیل شده است. این اطلاعات طیفی و مکانی دقیق، امکان تجزیه و تحلیل دقیق هر شی یا محیطی را فراهم می کند.

از طرف دیگر، سنجش قطبش نوری امکان ارزیابی از راه دور تغییرات ساختاری داخل جسم را فراهم می‌کند که توسط تصویربرداری فراطیفی معمولی دیده نمی‌شوند. پیاده‌سازی الگوریتم‌های شبکه عصبی امکان پردازش تصویر در زمان واقعی را بر اساس مدل‌های عددی پیشرفته به عنوان مثال، مدل پوست هفت‌لایه‌ای که ما در مطالعه خود استفاده می‌کنیم، می‌دهد.

سیستم توسعه یافته برای آشکار کردن تغییرات اولیه در میکروسیرکولاسیون خون پوست و ساختار پوست بیماران مبتلا به دیابت استفاده شده است. از سطح پشتی پای بیماران تصویربرداری شده است. مشاهده شد که بیماران دیابتی در مقایسه با گروه کنترل از داوطلبان سالم، افزایش محتوای خونی پوست و در عین حال کاهش سطح اکسیژن را داشتند.

علاوه بر این، گروه دیابتی دارای شاخص پلاریزاسیون افزایش یافته است که به تغییرات در ساختار کلاژن پوست نسبت داده می شود. بنابراین، نتایج مطالعات امکان‌سنجی و همچنین آزمایش‌های واقعی بر روی بیماران دیابتی و داوطلبان سالم، به وضوح توانایی رویکرد توسعه‌یافته را برای افتراق گروه‌های دیابتی و کنترل نشان می‌دهد.

چرا نتیجه مهم و جالب است؟

تشخیص به موقع اختلالات پوستی ناشی از دیابت در مراحل اولیه بسیار مهم است. در افراد مبتلا به دیابت، سطح بالای گلوکز خون باعث آسیب به بسیاری از نواحی بدن مانند چشم ها، کلیه ها، پاها و پاها می شود. تغییرات متابولیک در دیابت منجر به انسداد شریان های بزرگ می شود، اما گردش خون در عروق کوچک اندام تحتانی را نیز مختل می کند.

این تغییرات عوارضی ایجاد می کند که زخم پای دیابتی عمده ترین آن است. این بیماری در 2 تا 6 درصد از بیماران نوع 1 و 2 مبتلا به دیابت در طول زندگی رخ می دهد. در صورت عدم درمان، زخم های دیابتی ممکن است عفونی شده و نکروز بافت عمقی ایجاد کنند که ممکن است نیاز به قطع عضو داشته باشد.

از دست دادن اندام از طریق قطع عضو شدید احتمالاً شدیدترین عارضه دیابت است که به طور چشمگیری کیفیت زندگی را بدتر می کند و بار زیادی بر سیستم مراقبت های بهداشتی وارد می کند. هزینه های اقتصادی قطع عضو نیز بسیار زیاد است. با توجه به پیری جمعیت، تعداد بیماران در معرض خطر در دهه آینده افزایش خواهد یافت.

مشخص شده است که ضایعات میکروواسکولار در سال های اول دیابت و حتی در شرایط پیش دیابت مدت ها قبل از ظهور علائم بالینی و عوارض ثبت شده است.