روندها و چالش های آینده تصویربرداری مولکولی و نوآوری هوش مصنوعی

روندها و چالش های آینده تصویربرداری مولکولی و نوآوری هوش مصنوعی

معرفی

این مجلد، مجموعه مقالات کنفرانس FASMI 2020 را که در بیمارستان عمومی کهنه سربازان تایپه در تاریخ 20 تا 22 نوامبر 2020 برگزار شد، ارائه می‌کند. این کتاب مشارکت‌هایی را در مورد تمام جنبه‌های تصویربرداری مولکولی که توسط دانشمندان و محققان برجسته دانشگاهی کشف شده است، ارائه می‌کند. همچنین یک درمان بین‌رشته‌ای برتر از نوآوری‌ها، روند و نگرانی‌های اخیر و همچنین چالش‌ها و راه‌حل‌های عملی در تصویربرداری مولکولی ارائه می‌کند و بر هوش مصنوعی اعمال شده در داده‌های تصویربرداری تأکید می‌کند.

FASMI نشست سالانه فدراسیون انجمن های آسیایی برای تصویربرداری مولکولی است

1. بخش مهندسی برق دانشگاه مسیحی چانگ یوان (CYCU) تائویوان تایوان

2. بخش پزشکی هسته ای و گروه تصویربرداری زیست پزشکی و علوم رادیولوژی (BIRS) بیمارستان عمومی چنگ هسین و دانشگاه ملی یانگ مینگ چیائو تونگ (NYCU) تایپه تایوان

3. بخش تصویربرداری زیست پزشکی و علوم رادیولوژی (BIRS) دانشگاه ملی یانگ مینگ چیائو تونگ (NYCU) تایپه تایوان

مهندسی بافت استخوان

معرفی

این کتاب مروری جامع بر تحقیقات پیشرفته و همچنین چالش‌ها و استراتژی‌های فعلی برای بازسازی عیوب استخوانی بزرگ با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی ارائه می‌کند. موضوعات مختلف تحت پوشش شامل فناوری‌های چاپ سه بعدی متفاوتی است که می‌تواند برای مهندسی زیستی استخوان، جنبه‌های زیست‌شناسی استخوان اساسی که برای ترجمه بالینی حیاتی است، پلتفرم‌های مهندسی بافت برای بررسی ریزمحیط طاقچه استخوان، مسیر ترجمه بالینی، و موانع نظارتی به کار رود.

مهندسی بافت استخوان: پیشرفته‌ترین فناوری چاپ سه‌بعدی، کتابی ایده‌آل برای دانشجویان و محققانی است که علاقه‌مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد آخرین پیشرفت‌ها در استفاده از فناوری‌های مختلف چاپ سه بعدی برای مهندسی بافت استخوان هستند.

لیزر اگزایمر

کاربردهای لیزر در پزشکی و زیست شناسی 

در دهه گذشته، سرعت توسعه لیزرهای فرابنفش (UV) و فناوری آنها افزایش قابل توجهی داشته است. تا حدی، این نتیجه تقاضا برای طول موج های فرابنفش در زمینه های در حال توسعه فتوشیمی لیزری و فوتوبیولوژی، و تا حدی علاقه به پردازش مواد و ریزساخت است. تا حدی، این نتیجه یک گرایش طبیعی برای فیزیکدان لیزر است که به سمتی بچرخد که تاکنون موفقیت چندانی نداشته است، یعنی در توسعه لیزرهای فرابنفش کارآمد. بارزترین نتیجه این فعالیت کلاس لیزرهای اکسایمر UV بوده است. در نتیجه این کار، این لیزرها به حدی مهندسی شده اند که می توانند انواع منابع منسجم شدید با طول موج های 400 تا کمتر از 200 را ارائه دهند. نانومتر در مقایسه با سایر سیستم های لیزری در همان وضعیت توسعه، آنها به طرز شگفت آوری ساده و ارزان هستند. در حال حاضر آنها می توانند توان متوسط ​​تا 50 وات و توان پالس تا 100 مگاوات را ارائه دهند. توانایی تولید چنین سطوح توانی در طول موج های متغیر از طریق اشعه ماوراء بنفش به وضوح تأثیر عمده ای بر استفاده از لیزر در تحقیقات پزشکی یا بیولوژیکی خواهد داشت.

پالس های لیزری فوق کوتاه در تحقیقات زیست پزشکی

روش‌های مدرن، که عمدتاً برای مطالعه رویدادهای کوتاه‌مدت در فیزیک و شیمی در نظر گرفته شده‌اند، اخیراً به سیستم‌های بیولوژیکی منتقل شده‌اند، جایی که اکنون امکان بررسی مکانیسم‌های دقیق فرآیندهای بسیار سریع را فراهم می‌کنند. این یک تصویر جالب از بازخورد سازنده در علم است، زیرا قرن ها پیش، فیزیولوژی با موفقیت به تولد فناوری های اندازه گیری کوتاه مدت کمک کرد. طبق داستان، گالیله با استفاده از نبض خود به عنوان علامت زمانی، هم زمان بودن آونگ را ایجاد کرد که در ساعت‌های تنظیم‌شده مکانیکی کاربرد پیدا کرد. این و دستگاه های مختلف دیگر، بر اساس مقایسه شنوایی (مثلاً آژیر د لا تور) یا مقایسه بصری رویدادهای سریع با استانداردهای انتخاب شده، به دستاوردهای قابل توجهی منجر شد (از جمله اندازه گیری سرعت نور توسط فوکو). مدت ها قبل از ضبط عکاسی با ابزار دقیق الکتریکی با جرقه های الکتریکی به عنوان منبع نور، امکان مشاهده مستقیم رویدادها در محدوده زمانی نانو (10-9)، پیکو (10-12)، و حتی فمتو (10-15) ثانیه فراهم شد. با این حال، با لیزر می توان این کار را راحت تر و با درجه اطمینان بالاتری انجام داد.

لیزر به عنوان ابزاری در مطالعه فتوسنتز

اکنون می‌توانیم با اطمینان بگوییم که فتوسنتز ناحیه‌ای است که بیشترین بهره را از تکنیک‌های لیزر برده است. در تلاش های ما برای درک طبیعت و به دست آوردن بینش در مورد مکانیسم های فرآیندهای بیولوژیکی اساسی، مزایای بزرگ ارائه شده توسط تجهیزات لیزری با پیشرفت چشمگیر در تحقیقات فتوسنتزی به وضوح نشان داده شده است. لیزر در زمانی به وجود آمد که بیشترین تقاضا برای روش‌های تحقیقاتی جدید وجود داشت که ما را قادر می‌سازد تعدادی از سؤالات اساسی در مورد مکانیسم‌های رویدادهای اولیه فوق سریع فتوسنتز را حل کنیم.

لیزر به عنوان ابزاری در مطالعه فتوسنتز

اکنون می‌توانیم با اطمینان بگوییم که فتوسنتز ناحیه‌ای است که بیشترین بهره را از تکنیک‌های لیزر برده است. در تلاش های ما برای درک طبیعت و به دست آوردن بینش در مورد مکانیسم های فرآیندهای بیولوژیکی اساسی، مزایای بزرگ ارائه شده توسط تجهیزات لیزری با پیشرفت چشمگیر در تحقیقات فتوسنتزی به وضوح نشان داده شده است. لیزر در زمانی به وجود آمد که بیشترین تقاضا برای روش‌های تحقیقاتی جدید وجود داشت که ما را قادر می‌سازد تعدادی از سؤالات اساسی در مورد مکانیسم‌های رویدادهای اولیه فوق سریع فتوسنتز را حل کنیم.

کاربردهای لیزر در پزشکی و زیست شناسی

معرفی

تنوع فصل‌های ارائه‌شده در این جلد نه تنها کاربردهای فراوان لیزر را نشان می‌دهد، بلکه این واقعیت را نیز نشان می‌دهد که در بسیاری از موارد، اینها استفاده‌های جدیدی از لیزر نیستند، بلکه بهبود تکنیک‌های لیزری هستند که در حال حاضر به طور گسترده در تحقیقات و بالینی پذیرفته شده‌اند. موقعیت ها واکنش‌های بیولوژیکی به برخی از جنبه‌های خاص قرار گرفتن در معرض لیزر همچنان اثرات جدیدی را نشان می‌دهد که پیامدهایی برای موضوع همیشه حاضر ایمنی لیزر دارد. چنین واکنش‌های بیولوژیکی در زمینه‌های تحقیقاتی گنجانده شده‌اند که به ویژگی‌های قرار گرفتن در معرض تابش الکترومغناطیسی فقط با لیزر امکان‌پذیر است، برای مثال، پالس‌های کوتاه لازم برای آزمایش‌های پرش دما که توسط ریس بررسی شده است: لیزرهای تخصصی، مانند اتمسفر تحریک عرضی (TEA) گنجانده شده‌اند. ) یا لیزرهای اگزایمر، طول موج ها و حوزه های پالس جدیدی را به مواردی که از قبل برای کاربردهای بیولوژیکی در دسترس هستند اضافه کنید. شرحی از این نوع لیزرهای جدید توسط Osgood برای نشان دادن احتمالات جدید برای استفاده در آینده و جلوگیری از محدود کردن پوشش ما به برنامه های امروزی به خوبی توسعه یافته ارائه شده است. هیلنکمپ و کافمن یک طیف‌نگار جرمی میکروپروب را برای تجزیه و تحلیل مقادیر دقیقه‌ای از ماده تبخیر شده توسط یک پالس لیزر توصیف می‌کنند. امکانات تحلیلی این ابزار بسیار گسترده است و برخی از نتایج مختلف برای نشان دادن قدرت روش آنها و همچنین نشان دادن انواع مشکلات مناسب برای آن شرح داده شده است. مراحل اولیه فتوسنتز به موضوع تحقیقات فشرده تبدیل شده است.

خواص نوری مغز انسان و بافت تومور

خواص نوری مغز انسان و بافت تومور: یک مطالعه خارج از بدن که محدوده مرئی را تا فراتر از دومین پنجره مادون قرمز نزدیک را در بر می گیرد.

جراحی نورونکولوژی از توصیف دقیق بافت حین عمل توسط روش‌های تصویربرداری نوری غیر تهاجمی، بدون ماده حاجب و غیر تماسی بهره می‌برد. دانش عمیق از ویژگی‌های نوری بافت هدف در یک طیف با طول موج گسترده می‌تواند به طراحی تصویربرداری نوری و روش‌های محاسباتی کمک کند تا تجزیه و تحلیل بافت قوی در طول جراحی را امکان‌پذیر سازد. ما یک کره یکپارچه پرتوی دوگانه را برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های بافت کوچک تطبیق دادیم و ویژگی‌های نوری ازمایشگاهی پنج نوع تومور مغزی انسان (مننژیوم، آدنوم هیپوفیز، شوانوما، گلیوما درجه پایین و بالا) و نه نوع مختلف بافت مغز سالم را بررسی کردیم. در یک طیف طول موج 400 تا 1800 نانومتر. نمونه بافت تازه و منجمد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همه انواع بافت طیف‌های جذب مشابهی را نشان دادند، اما کاهش ضرایب پراکندگی تومورها تفاوت‌های قابل‌توجهی را در طیف نوری به‌دست‌آمده در مقایسه با طیف‌های طبیعی اطراف نشان می‌دهد. این نتایج بر پتانسیل فناوری های تصویربرداری نوری برای توصیف بافت حین عمل تاکید می کند.

مجله بیوفوتونیک

ادغام جدیدی از تصویربرداری چند طیفی شبکیه (MSI)، اکسیمتری شبکیه، و تصویربرداری کنتراست لکه لیزری (LSCI) برای تصویربرداری عملکردی رگ‌های خونی شبکیه ارائه شده است که به طور بالقوه می‌تواند به تشخیص زودهنگام یا نظارت بر تغییرات عملکردی اجازه دهد. این فناوری می تواند به سرعت تصاویر ساختاری MSI، اکسیمتری شبکیه و اطلاعات جریان خون LSCI را در یک گردش کار بالینی ساده به دست آورد. نتایج حاصل از چندین روش را می توان برای ارائه اطلاعات ساختاری-عملکردی ترکیب کرد.

دستگاه فتودینامیک متیلن آبی تعبیه شده در داخل معده برای القای سیری برای درمان چاقی

جراحی چاقی موثرترین درمان برای تکرار وزن است و درمان چاقی آندوسکوپی برای اثر مشابه بدون تغییر آناتومیک ایجاد شده است. دستگاه القا کننده سیری داخل معده (ISD) یک روش کم تهاجمی برای القای سیری با فشار مداوم معده و تحریک سلول های تولید کننده گرلین است. برای تقویت اثرات درمانی ISD، درمان فتودینامیک (PDT) را می توان با تولید اکسیژن منفرد تحت تابش لیزر ترکیب کرد. متیلن بلو (MB)، به عنوان یک حساس کننده نور (PS)، روی سطح ISD برای تولید اکسیژن تکی برای تحریک یا تخریب سلول ها پوشانده شد. سلول‌های تولیدکننده گرلین به طور موثری ترشح گرلین را مهار کردند و سیگنال‌های سیری دستگاه گوارش را در مقایسه با دستگاه بدون پوشش MB از طریق PDT القا کردند. در اینجا، ISDهای تعبیه‌شده در MB توسعه یافتند و توانایی‌های پاسخ‌گویی به عکس آن‌ها در خود دستگاه و در شرایط آزمایشگاهی نشان داده شد. PDT با ISD تعبیه شده در MB با موفقیت در یک مدل خوک انجام شد که افزایش وزن بدن را 2 برابر کاهش داد (12٪ در PDT در مقابل 24٪ در گروه کنترل) و 2 برابر کاهش سطح گرلین (21.2 pg/ml در PDT در مقابل PDT). 45.1 pg/ml در کنترل) در هفته اول پس از عمل. این عمل ساده و منحصر به فرد دیدگاه را در PDT گسترش می دهد و انتظار می رود که یک درمان چاقی آندوسکوپی جدید باشد.