طوّر باحثون في جامعة رايس ومركز إم دي أندرسون للسرطان بجامعة تكساس جهاز تصوير مدمجًا يعتمد على الذكاء الاصطناعي، يُتوقع أن يُحدث تحولًا في أساليب تشخيص السرطان، عبر إتاحة التصوير عالي الدقة في الزمن الحقيقي مباشرة داخل نقطة الرعاية الصحية. وقد عُرضت التقنية في دراسة نُشرت ضمن دوريات الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة.
كيفية عمل الجهاز المحمول
يحمل الجهاز اسم PrecisionView، وهو مجهر داخلي محمول (Endomicroscope) يتجاوز القيود التقليدية في التصوير الطبي من خلال الدمج بين بصريات متقدمة وخوارزميات التعلم العميق. ويتيح هذا النظام للأطباء تصوير البُنى الخلوية الدقيقة والأوعية الدموية في آن واحد وعلى مساحات واسعة من الأنسجة، دون الحاجة إلى الخزعات الجراحية في كثير من الحالات.
وقالت المؤلفة الرئيسية للدراسة، البروفيسورة ريبيكا ريتشاردز-كورتوم: «يُعد الكشف المبكر عاملًا حاسمًا في تحسين نتائج علاج السرطان، لكن الأدوات الحالية غالبًا ما تفرض على الأطباء المفاضلة بين الدقة أو مجال الرؤية. ومع PrecisionView لم نعد مضطرين إلى هذا التنازل، إذ يمكننا تحقيق الاثنين معًا في الوقت الحقيقي».
قصور الأساليب الحالية
تُعد سرطانات الظهارة، مثل سرطان عنق الرحم وتجويف الفم، من أكثر أنواع السرطان انتشارًا، إلا أنها غالبًا ما تُكتشف في مراحل متأخرة. ويعود ذلك جزئيًا إلى الاعتماد الكبير على الخزعات، وهي إجراءات جراحية محدودة التغطية.
في المقابل، توفّر تقنيات المجهر داخل الجسم (in vivo microscopy) بديلًا غير جراحي، لكنها تعاني من قيود تشمل ضيق مجال الرؤية، وضعف عمق التركيز، وصعوبة تصوير الأسطح غير المنتظمة. وتحدّ هذه العوامل من القدرة على تقييم الآفات الواسعة أو تحديد المواقع الدقيقة التي تتطلب أخذ عينات. ويهدف الجهاز الجديد إلى معالجة هذه التحديات عبر تصميم يجمع بين تحسينات بصرية مدعومة بالذكاء الاصطناعي وإعادة بناء فورية للصور.
بصريات مدعومة بالذكاء الاصطناعي تتجاوز القيود التقليدية
بحجم قلم تقريبًا، يعتمد الجهاز على قناع طور مصمم خصيصًا إلى جانب خوارزمية إعادة بناء تعتمد على الذكاء الاصطناعي، ما يوسع قدراته التصويرية بشكل ملحوظ. ويحقق النظام مجال رؤية أكبر بنحو خمس مرات، وعمق تركيز أوسع بنحو ثماني مرات مقارنة بالأنظمة التقليدية، مع الحفاظ على دقة تصوير على مستوى الخلايا.
وقال الباحث أشوك فيراراغافان: «عادةً ما تُستخدم تقنيات التعلم الآلي لتحسين الصور بعد التقاطها من حيث الدقة أو التباين، لكن هذا العمل يختلف جذريًا، إذ يوظف الذكاء الاصطناعي لإعادة تصميم بصريات المجهر نفسها».
وأضاف أن هذا النهج «يتجاوز المقايضة التقليدية بين عمق المجال والدقة، ليتيح جهازًا محمولًا يقدم صورًا خلوية عالية الجودة مع مجال رؤية أوسع، ما يجعله عمليًا للاستخدام الميداني دون تشويش بصري».
رصد مؤشرات السرطان في الزمن الحقيقي
يتيح هذا التطور للأطباء رصد علامتين رئيسيتين للسرطان في آن واحد: التغيرات الخلوية في الأنسجة الظهارية، وأنماط الأوعية الدموية الدقيقة تحت السطح.
وقال الباحث هوايو هوو: «إن القدرة على التقاط السمات النووية والوعائية في صورة واحدة متكاملة تُعد خطوة مهمة، لأنها الإشارات الأساسية التي يعتمد عليها الأطباء للتمييز بين الأنسجة السليمة والآفات قبل السرطانية أو السرطانية».
ويمكن للجهاز إنتاج خرائط تفصيلية للأنسجة تمتد على عدة سنتيمترات مربعة، مع عرض النتائج في الزمن الحقيقي بمعدل يصل إلى 15 إطارًا في الثانية.
طالع أيضا.. سرطان البنكرياس تحت عدسة الذكاء الاصطناعي
نتائج أولية مشجعة
اختبر الباحثون الجهاز في سلسلة تجارب شملت تصوير متطوعين أصحاء وعينات أنسجة بشرية تحتوي على آفات قبل سرطانية. وفي إحدى الدراسات، تم فحص تجويف الفم لإنتاج خرائط عالية الدقة للبنية النسيجية والأوعية الدموية على مساحة تتجاوز سنتيمترًا مربعًا. وفي تجربة أخرى، تمكن الجهاز من رصد تغيّرات مبكرة في أنسجة عنق الرحم وتمييز المناطق غير الطبيعية عن الأنسجة السليمة المحيطة.
وقال الباحث جيمين وو: «بدلًا من أخذ عينة صغيرة وإرسالها إلى المختبر، تتيح هذه التقنية تقييم مساحة أكبر فورًا، ما قد يقلل بشكل كبير من حالات التشخيص غير المكتشفة والإجراءات غير الضرورية».
قد يهمك أيضا.. في المناطق النائية.. الذكاء الاصطناعي يرصد بوادر سرطان المعدة المبكر
نحو تشخيص أكثر إتاحة
إلى جانب الأداء التصويري، صُمم الجهاز ليكون منخفض التكلفة وسهل الاستخدام، إذ يعتمد على مكونات بسيطة نسبيًا، وتبلغ كلفته نحو 3000 دولار فقط. ما يجعله مناسبًا للعيادات والمناطق محدودة الموارد التي تفتقر إلى بنية تحتية متقدمة في علم الأمراض.
وقالت الدكتورة كاثلين شميلر من مركز إم دي أندرسون: «يمكن لـ PrecisionView نقل قدرات التشخيص عالية الجودة مباشرة إلى نقطة الرعاية، مما يساعد الأطباء على اتخاذ قرارات أسرع وأكثر دقة، خاصة في المناطق التي تعاني من محدودية الوصول إلى خدمات التشخيص».
تعرف على.. كيف يمكن للذكاء الاصطناعي دعم قرارات جراحة سرطان الرئة؟
الخطوات المقبلة
يرى الباحثون أن التقنية قد تُستخدم في تطبيقات سريرية متعددة، تشمل توجيه الخزعات والإجراءات الجراحية، ودعم برامج الكشف المبكر عن السرطان. ومع ذلك، يؤكدون الحاجة إلى دراسات سريرية أوسع للتحقق من دقة الجهاز بشكل كامل قبل اعتماده على نطاق واسع.
واختتمت البروفيسورة ريتشاردز-كورتوم قائلة: «يمثل PrecisionView اتجاهًا جديدًا في التصوير الطبي، حيث يعمل الذكاء الاصطناعي والبصريات معًا لتحسين النتائج الصحية، ومن خلال دمج تطوير الأجهزة مع الخوارزميات يمكننا تحقيق قدرات لم تكن ممكنة سابقًا».
أسامة عثمان (أبوظبي)