کاربرد هولوگرافی در پزشکی

هولوگرافی در پزشکی

پیشرفت های اخیر در تکنیک های ثبت هولوگرام و هولوگرافی سه بعدی و دسترس بودن ابزار های آن و بهبود imaging (نگاشت یا تصویربرداری) در رشته های بافت شناسی، چشم پزشکی، دندان پزشکی، اورولوژی، اتولوژی (گوش شناسی)، آسیب شناسی و علم ارتوپد نشان می دهد که تکنیک های هولوگرافی، به شکل امیدوارکننده ای ابزاری قدرتمندی در کاربردهای پزشکی است. تولید تصاویر سه بعدی از چشم، آزمایش های تداخلی دندان پزشکی، حرکات قفسه سینه در حین دم و بازدم در آینده نزدیک به زودی اتفاق می افتد.

این مقاله خلاصه ای از کاربرد های هولوگرافی در پزشکی و موارد استفاده و پیشرفت های امروز آنها را بیان می کند.


کاربرد های هولوگرافی در پزشکی

بهبود های اخیر در تکنیک های ضبط هولوگرامی و ابزارهای موجود برای تفسیر هولوگرام و موفقیت تکنیک های هولوگرافی در پزشکی ازجمله در تصویر برداری از طریق بافت، چشم پزشکی، دندانپزشکی، ارولوژی، آسیب شناسی و ارتوپدی می تواند نشان دهنده ی امیدی برای ظهور و بروز ابزارهای قدرتمند هولوگرافی برای کاربردهای پزشکی باشد. تصاویر سه بعدی هولوگرافی از چشم، تست دندان انسان و حرکت قفسه سینه در طول تنفس، اخیرا انجام شده است.

بیشتر تکنیک های تداخلی هولوگرافیک در کاربردهای biomedical (پزشکی) استفاده می شود. هم چنین هولوگرافی X-Ray می تواند برای تصویربرداری داخلی بدن انسان و نمونه های بیولوژیکی (زیستی) با رزولوشن بالا بدون احتیاج به اماده سازی نمونه استفاده کرد.

در هولوگرافی آندوسکوپیک امکان تصویر برداری بدون تماس با رزولوشن بالا و به صورت ۳D و مقیاس های درونی اعضای بدن را ایجاد می کند. تصاویر سه بعدی نمونه زیستی می تواند از چند سری تصویر دوبعدی تصاویر رادیولوژی با استفاده از تکنیک های استریوگرام هولوگرافیک، استریوگرام استاندارد و هولوگرام چندگانه تولید شود و برای نمونه سازی و مدل سازی پزشکی نیز بسیار کاربرد دارد.

  • بیشتر روش های تداخل سنجی هولوگرافی برای بیشتر کاربردهای زیست پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است.
  • هولوگرافی اشعه ی X می تواند برای تصویربرداری از بخش های داخلی بدن و نمونه های زیستی با وضوح بسیار بالا بدون نیاز به آماده سازی نمونه، مورد استفاده قرار گیرد.
  • هولوگرافی اندوسکوپی احتمال تصویر برداری سه بعدی بدون تماس و با رزولوشون بالا را فراهم کرده است. همچنین این هولوگرافی اندازه گیری های غیر تهاجمی در درون بافت ها و ارگان های داخلی بدن را نیز امکان پذیر می کند.
  • تصاویر سه بعدی از نمونه های زیستی را می توان از تصاویر دو بعدی رادیولوژیکی با استفاده از روش های مختلف هولوگرافی سنتز کرد.
  • نسل کانتور هولوگرافی برای اندازه گیری در نمونه های زیستی بسیار مفید است.
کاربرد های هولوگرافی در پزشکی

انجام فرآیند پزشکی با هولوگرافی های سه بعدی

مزایای استفاده بالقوه از فناوری هولوگرافی سه بعدی به کلاس درس محدود نمی شود. یک شرکت به نام تصویر برداری Real view، اخیرا از یک ابزار تصویر برداری سه بعدی رونمایی کرده است که پزشکان را قادر می سازد تا واقعا یک دید بصری از آناتومی بدن انسان در طول جراحی داشته باشند.

این فناوری که در حال حاضر در حال گذراندن دوره ی آزمایشی خود است، آناتومی بدن انسان را به صورت واقعی به نمایش می گذارد. پزشکان می توانند دید واقعی از بدن انسان داشته باشند وهمین امر نیز به فرآیند عمل و تشخیص شرایط بیمار بسیار کمک خواهد کرد.

دکتر Elchanan درباره ی این فناوری می گوید : ” پزشکان همیشه با بیماران خود سر و کار دارند. بدن انسان نیز از بافت ها تشکیل شده است. اگر بخواهیم بیماری های آن ها را درمان کنیم باید به اتفاقات واقعی که در درون این بافت ها رخ میدهد آگاهی کافی داشته باشیم. همین امر موجب بهبود فرآیند شده و می تواند موفقیت های بزرگی به همراه داشته باشد. ”

این سیستم با ترکیب دو فناوری موجود کار می کند. یکی از این فناوری ها هولوگرافی سه بعدی و دیگری داده های آناتومی است که از تصویر برداری MRI، سی تی اسکن و سونوگرافی حاصل می شود. اینکار به پزشکان اجازه میدهد فرآیند جراحی را به خوبی برنامه ریزی کنند و در موقعیت های سخت و دشوار تصمیمات درستی اتخاذ نمایند. داشتن این فناوری می تواند به نجات جان انسان ها کمک کند.

به جای اینکه برش های دو بعدی از قلب داشته باشیم، هم اکنون می توانیم قلب واقعی را که در جلویمان شناور است ببینیم. آن را برش دهیم، لمس کنیم و با آن تعامل داشته باشیم. این موضوع می تواند بسیار شگفت انگیز باشد و تجربه ی نابی در اختیارمان قرار دهد.


هولوگرافی در چشم پزشکی

ضبط یک تصویر سه بعدی از چشم یکی از اولین برنامه های کاربردی هولوگرافی در پزشکی، در زمینه چشم پزشکی بود. هر جداشدگی شبکیه و یا جسم خارجی داخل چشم را می توان شناسایی کرد. هولوگرافی همچنین می تواند برای اندازه گیری توپوگرافی قرنیه و تغییرات لنز کریستالی و برای مطالعه ویژگی های سطح هر دو سر عصب و قرنیه استفاده شود.

روش فعلی تعیین شکل سطح مرکزی، نمی تواند بخش های مرکزی و حاشیه های آن را بدست آورد. مزیت عمده ی تکنیک هولوگرافی در پزشکی دقت فوق العاده بالای آن در چنین اندازه گیری هایی است. گسترش الاستیک قرنیه را نیز می توان با تداخل سنجی هولوگرافی اندازه گرفت. این اطلاعات برای جراحی قرنیه حیاتی است.

هولوگرافی در چشم پزشکی

لنزهای شیشه ای دو کانونی انکساری

یک کاربرد بسیار مفید از اپتیک های انکساری در اصلاح عیوب انکساری برای افراد کهنسالی است که برای درمان آب مروارید خود از لنزهای شیشه ای دو کانونی استفاده می کنند. چنین افرادی معمولا در تغییر تمرکز و کانون چشم های خود برای مسافت های نزدیک و یا دور مشکل دارند. لنزهای دو کانونی در مکانی از لنزهای طبیعی چشم کاشته می شوند.

لنزهای دو کانونی ترکیبی از لنزهای انکساری معمولی و یک لنز انکساری دیگر است. بهره وری لنزهای انکساری بر روی 50 درصد تنظیم می شود در حالیکه کانون دور و نزدیک از طریق میدان دید کلی تعیین می گردد. لنزهای انکساری معمولا در پشت لنزهای معمولی ساخته می شوند .

زمانی که چشم بر روی یک شی دور تمرکز می کند، یک تصویر مبهم و غیر واضح به خاطر وجود لنزهای انکساری بر روی آن قرار می گیرد. همین امر نیز باعث کاهش کیفیت تصویر می شود. در بیشتر موارد تصویر تار و مبهم توسط سیستم پردازش شبکیه و ادراک بصری انسان دور انداخته می شود. می توان از یک لنز انکساری فوق العاده نازک به طور مستقیم بر روی قرنیه استفاده کرد. بافت های طبیعی انسان بر روی آن رشد خواهند کرد و یک لنز نیمه شفاف از آن می سازند که می تواند توانایی بینایی کامل را فراهم آورد.

هولوگرافی در چشم پزشکی

هولوگرافی در دندانپزشکی

یکی از کاربردهای هولوگرافی در پزشکی، در دندانپزشکی است. هر دو موج پیوسته و هولوگرافی لیزر پالسی برای برنامه های کاربردی هولوگرافی در دندانپزشکی استفاده شده است. هولوگرام می تواند روش مناسبی برای ذخیره سازی چاپ دندان برای مقاصد قانونی باشد. هولوگرام را می توان برای ذخیره سازی مدل های مطالعاتی ارتودنسی مورد استفاده قرار داد. تصاویر هولوگرافی از لحاظ کلینیکی قابل اعتماد بوده ودارای خطاهای کمتری هستند.

با مطالعه ی موارد جدید ارتودنس ها می توانند پیشرفت بیمار خود را مشاهده کنند. هولوگرام ها را می توان به عنوان منابع آموزشی در توضیح و توصیف آناتومی دندان و دندانپزشکی ترمیمی استفاده کرد. تداخل سنجی هولوگرافی را می توان برای اندازه گیری حرکت دندان در بدن و حرکت آن در سه بعد استفاده کرد. روش حد فاصل هولوگرافی نیز می تواند توپوگرافی دندان را مشخص کند.

پیشنهاد میکنیم مقاله زیر را نیز بخوانید:

تصاویر هولوگرام از نظر بالینی قابل اعتماد هستند و خطاهای تصادفی (رندوم) از نظر بالینی قابل توجه نیستند. با مطالعه ی ثبت های جدید و قدیم، دندانپزشک ها می توانند روند پیشرفت بیمار خود را مشاهده کنند. هولوگرام ها می توانند به عنوان وسایل کمک آموزشی در رشته های آناتومی دندان و جراحی دندان استفاده شوند.

هولوگرافی برای اندازه گیری غیر تماسی در حرکت دندان در آزمون و حرکت های آن در سه بعد و اندازه گیری تغییرات ابعادی در بافتی که سطوح آرواره ای را تحمل می کنند(در نتیجه ی تغییر شکل مواد دندانی در اثر مایعات دهانی)، مورد استفاده قرار گرفته است.

  • 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 در پزشکی، 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 دندانپزشکی

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 دست ها 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 چشم پزشکی

هولوگرافی در گوش شناسی

از دیگر کاربرد هولوگرافی در پزشکی در گوش شناسی است. گوش انسان در استخوان تمپورال که بخشی از قاعده جمجمه را تشکیل می دهد تعبیه شده است. گوش به سه بخش تقسیم می 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 در پزشکی، 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 قسمت های مختلف عضلات گوش مورد استفاده قرار می گیرد.

مطالعه ی پرده صماخ

پرده صماخ در اتصال فشار صدای آکوستیک در کانال گوش خارجی به حرکت استخوانچه گوش میانی مهم است. تکنیک های مختلف هولوگرافی در پزشکی، 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.

هولوگرافی در گوش پزشکی

هولوگرافی در ارتوپدی

واژه «ارتوپدی» از دو واژه یونانی ارتوس (orthos) به معنای راست و مستقیم و پدی (paideion) تشکیل شده است. ارتوپدی به شاخه‌ای از علم پزشکی گفته می‌شود که شامل اصلاح ناهنجاری‌های مربوط به استخوان‌ها و مفاصل است. در گذشته شکستگی‌ها و در رفتگی‌ها و بیماری‌های‌ استخوان و مفاصل توسط جراحان عمومی درمان می‌شد.

یکی از مهمترین کاربرد های هولوگرافی در 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.

تاریخچه استفاده از لیزرهای هولوگرافی در ارتوپدی

از اواخر دهه ۴۰ خورشیدی به تدریج جراحی ارتوپدی برای مردم شناخته و بیماری‌های استخوان و مفاصل و نیز شکستگی‌ها و دررفتگی‌ها توسط این متخصصان درمان شدند. متخصص ارتوپدی به مداوای بیماران دچار بیماری‌های استخوان، مفاصل و ستون فقرات می‌پردازد. این بیماری‌ها شامل شکستگی‌ها و در رفتگی‌ها، فلج‌های مادرزادی و اکتسابی، ترمیم زردپی‌ها و اعصاب محیطی و درمان تومورهای استخوانی است.

هولوگرافی در ارتوپدی

شاخه‌های متعددی ارتوپدی – لیزرهای هولوگرافی در پزشکی

  • جراحی ستون فقرات
  • جراحی شانه و دست
  • جراحی تعویض مفاصل زانو و لگن
  • ارتوپدی اطفال
  • پزشکی ورزشی
  • جراحی پا و مچ پا
  • جراحی تومورهای استخوانی و نسج نرم

لیزرهای هولوگرافی در مطالعه ی ساختارهای ارتوپدی

هولوگرافی در پزشکی، می تواند ابزاری قدرتمند برای مطالعه ی ساختارهای ارتوپدی باشد. چنین مطالعاتی برای شکستگی استخوان و سایر موارد حائز اهمیت می باشد. برای این منظور می توان از تکنیک های مختلف هولوگرافی در این حوزه استفاده کرد.

لیزرهای هولوگرافی یک ابزار بسیار عالی برای مطالعه ی غیر تماسی ساختارهای ارتوپدی ارائه می دهد، به خصوص لوازم خارجی برای نشان دادن و اندازه گیری کرنش ها روی پین ها و میله های ثابت کننده است. چنین مطالعاتی در سنتز استخوانی با لوازم خارجی مورد استفاده در شکستگی های استخوانه ای بلند مهم هستند تا از در رفتگی پایانه های شکسته شده که عامل اصلی کاهش قدرت پین های ثابت کننده است، جلوگیری کند. نوع خمش سگدست (cantilever) داخل استخوانی خشک توسط هولوگرافی مورد مطالعه قرار گرفته است تا ضریب پیزوالکتریک استخوان تعیین شود.

هولوگرافی در ارتوپدی

هولوگرافی در اندوسکوپی

هولوگرافی اندوسکوپی پتناسیل فراهم نمودن یک ابزار قدرتمند برای تصویر برداری سه بعدی با وضوح بالا و غیر تهاجمی در درون سلول های بدن انسان را دارد. این گزینه، ویژگی های هولوگرافی در پزشکی، و اندوسکوپی را ترکیب می کند.

توانایی ضبط یک تصویر سه بعدی عمیق و با رزولشون بالا از ارگان ها و بافت های داخلی بدن، ظرفیت تشخیص را تا حد زیادی می تواند بهبود ببخشد. هولوگرافی اندوسکوپی دو نوع دارد. در یک نوع، هولوگرام در داخل یک اندوسکوپ ضبط می شود در حالیکه در نوع دوم از یک دستگاه ضبط خارجی برای این کار استفاده می گردد.

پیشنهاد میکنیم مقاله زیر را نیز بخوانید:


چرا هولوگرافی سه بعدی آینده ی پزشکی است؟

بخش پزشکی معمولا در خط مقدم توسعه ها و استقرار فناوری های مختلف است. هر نوآوری که دارای پتانسیل برای کشف در پژوهش، بهبود عملیات پزشکی و مراقبت از بیمار باشد به احتمال زیاد می تواند کاربردی در پزشکی داشته باشد.

با این حال برخی از توسعه ها و گسترش های انجام شده دارای اثرات طولانی و دراز مدت هستند و فناوری هنوز هم در حال پیشرفت در این حوزه ی اصلی است. حتی با این استانداردهای پیشرفته و فناوری های موجود نیز فناوری های سه بعدی توانسته است به خاطر پتانسیل های جالب و جذابش، توجه بیشتر افراد را به خود جلب کند.

مزایای نشان داده و پیش بینی شده از فن آوری تجسم سه بعدی، تصویربرداری، نرم افزار و چاپ در تحقیق و مراقبت های پزشکی در حال کمک به ایجاد انقلابی در این حوزه است. به کارگیری گسترده ی آنها می تواند برای تشخیص و تعیین شرایط بیماری و به کارگیری مراقبت های پزشکی مناسب مفید و کمک کننده باشد. همین امر نیز موجب می شود فرآیندهای پیچیده در بیشتر حوزه ها آسانتر و ساده تر گردد.

مدل های سه بعدی از بدن انسان، می تواند به درک بصری از اندام های مختلف بدن کمک کند. چیزی که هولوگرافی در پزشکی پیشنهاد میکند شکلی بصری است که معمولا توسط فناوری های دیگر ایجاد نمی شود و این فناوری ها قادر به ایجاد چنین شکلی نخواهند بود.

علاوه بر این، تصاویر حاصل از فناوری هولوگرافی در پزشکی تعاملی بوده و می تواند به شرایط پزشکی کمک کند و همچنین به پزشکان اجازه دهد بدن را از زوایای مختلف مشاهده نمایند. ظرفیت بهبود یافته تعامل بصری می تواند برای تحقیقات، تلاش های تشخیصی و درمان نیز مفید باشد. زیرا هولوگرام های واقعی می تواند برای ایجاد ونمایش شرایط واقعی بیمار در زمان واقعی مورد استفاده قرار گیرد.

هولوگرافی سه بعدی آینده ی

آموزش پزشکی با هولوگرافی سه بعدی

یک مسئله در آموزش پزشکی که قبلا غیر قابل عبور به نظر می رسید فقدان ابزارهایی است که به دانش آموزان اجازه دهد با آناتومی واقعی از بدن انسان تعامل داشته باشند. اگر آموزش تنها محدود به تصاویری باشد که در کتاب ها و متن ها وجود دارد، بیشتر دانشجویان فرصت بسیار کمتری برای درگیری در شرایط واقعی با آناتومی بدن انسان را خواهند داشت.

با وجود هولوگرام های سه بعدی مانند محصولات تصویر برداری، دانشجویان می توانند دید عمیق تری بر روی شکل و آناتومی بدن انسان داشته باشند. هولوگرام تعاملی و با جزییات بیشتر از بدن انسان، به دانشجویان اجازه میدهد ساختار سه بعدی بدن را آزمایش کنند.

مطالعات اخیر نشان می دهد که دانشجویانی که از هولوگرام های سه بعدی برای آموزش استفاده کرده بودند بسیار بهتر از سایر دانشجویان عمل می کردند. با وجود یک درک بهتر از آناتومی و شکل بدن انسان، دانشجویان می توانند اطلاعات موجود را به سرعت پردازش کنند و آموزشهای خود را بهبود ببخشند.

همین امر نیز موجب می شود آنها در دوران کارآموزی بتوانند مهارت های خود را به خوبی به نمایش بگذارند. اگرچه دقت، کارآیی و توجه به جزییات می تواند در فرآیند پزشکی بسیار مهم باشد اما در دوران دانشجویی نیز باید از تمامی موارد آموزشی پیشرفته استفاده کرد.

هولوگرافی اشعه X

هولوگرافی اشعه X پتانسیل آزمایش و بررسی نمونه ها در محلول آبی با وضوح بسیار بالا و بدون نیاز به نمونه گیری را دارد. هولوگرام اشعه ایکس با وضوح بهتر از یک آشکارساز می تواند هولوگرافی تبدیل فوری بدست آورد. پرتو اشعه ی X از یک لیزر سلنیوم در یک آینه ی اشعه ی ایکس باند باریک می افتد که می تواند پهنای باند پس زمینه ی اشعه ی ایکس تولید شده توسط لیزر سلنیوم را کاهش دهد.

آینه بستری با یک صافی و زبری بهتر از 2 نانومتر است که می تواند انسجام پرتو اشعه ی ایکس را حفظ کند و با 20 لایه از سیلیکون و یا مولیبدن پوشانده شده است تا انعکاس اشعه ی ایکس بهتری را فراهم نماید. پرتو شی با بخشی از اشعه ی ایکس تداخل دارد که باعث از دست رفتن نمونه می شود.

هولوگرام های ضبط شده را می توان به صورت نوری دوباره ساخت. اگر برای اطمینان از انسجام فضایی اندازه ی نمونه کوچک انتخاب شود و الگوی پراش به اندازه ی کافی بزرگ گردد، یک دتکتور با رزولوشون متوسط ایجاد می گردد.

بازسازی چنین هولوگرامی را می توان به صورت عددی انجام داد. این سیستم می تواند برای مشاهدات زمان واقعی که در نمونه های زیست پزشکی مفید و کاربردی است مورد استفاده قرار گیرد. این تجربیات می تواند برای مشاهدات زمان واقعی از نمونه های زیستی زنده بسیار امیدوار کننده باشد.

هولوگرافی در پزشکی

هولوگرافی تسهیمی برای توموگرافی پزشکی

هولوگرافی تسهیمی را می توان برای نمایش کامل تصاویر سه بعدی از داده های توموگرافی پزشکی مورد استفاده قرار داد. این نوع هولوگرافی در پزشکی، از تصاویری در مقیاس تصاویر عکاسی برای ایجاد هولوگرام استفاده می کند. این تکنیک روشی را برای ایجاد هولوگرام هایی فراهم می کند که در آن اندازه ی تصویر از اندازه ی تصویر اصلی متفاوت است.

مجموعه ای از شفافیت های عکاسی ساخته می شود و تمامی آنها برای ایجاد هولوگرام کامپوزیتی مورد استفاده قرار می گیرند. بازسازی هولوگرام می تواند شی اصلی را با بزرگنمایی برابر با فاکتور مقیاس از شفافیت ایجاد کند. برجسته نماهای هولوگرافی از دید چند زاویه ای از شی استفاده می کنند. این روش شامل سه مرحله است: اکتساب داده ها، پردازش تصویر، و ساخت برجسته نما

از آنجایی که برجسته نمای هولوگرافی انطباق افقی خود را با جسم حفظ می کند، بنابراین به کاربردهایی محدود می شود که در آن سطح بسیار مهم است. برخی از این کاربردها شامل پروتز و جراحی سر و صورت است. علاوه بر این، بسیاری از داده های بیولوژیکی مانند سی تی اسکن و یا اسکن MR عموما به عنوان اسکن های سریالی جمع آوری می شوند.

روند هولوگرام تسهیمی

هولوگرام تسهیمی که انطباق کامل و عمق فیزیکی را حفظ می کند به عنوان هولوگرام های تسهیمی حجمی شناخته شده اند. هولوگرام تسهیمی حجمی معمولا از یک پشته تصویر مانند سی تی اسکن و یا اسکن MR ایجاد می شوند.

اولین تصویر از پشت بر روی صفحه نمایشی که در جلوی یک فیلم هولوگرافی قرار گرفته، نمایش داده می شود. سپس با اضافه کردن پرتو مرجع، هولوگرام این تصویر تشکیل می شود. سپس صفحه نمایش چند میلی متر از فیلم هولوگرافی دور می شود و تصویر دوم از پشته بر روی صفحه به نمایش درمی آید.

تمامی تصاویر به همین نحو ضبط می شوند تنها با این تفاوت که در هرکدام کمی بیشتر از تصویر قبلی خود مسافتی را طی می کند، سپس فیلم توسعه داده می شود. زمانی که هولوگرام بازسازی شد، تمامی بخش ها توزیع شده در فضای سه بعدی با مسافت های مختلف ومتفاوت به نمایش در می آید. فرآیند هولوگرافی در پزشکی تسهیمی حجمی، بسیار شبیه توموگرافی معکوس است.

روند هولوگرام تسهیمی

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.

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.

هولوگرافی مرکب

هولوگرافی ترکیبی

یکی دیگر از کاربرد های هولوگرافی در 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 در پزشکی و 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.

روش ضبط هولوگرافی نور در پرواز

تکنیک هولوگرافی ضبط نور در پرواز می تواند به خوبی برای تصویر برداری از بافت های انسان مورد استفاده قرار گیرد. این روش هولوگرافی اجازه ی استفاده از لیزرهای پالسی و پیوسته را با طول همدوسی کوتاه می دهد. طول همدوسی کوتاه در هولوگرافی معادل یک پالس کوتاه است و هولوگرافی دریچه ای را به سوی کاربر می گشاید که همانند خود پالس و به اندازه ی آن کوتاه است.

یک پرتو لیزر پالس کوتاه به دو پرتو شی و پرتو مرجع تقسیم می شود. پرتوهای شی از طریق بافت انسان عبور می کند و پرتوهای مرجع نیز دچار تاخیر می گردد بنابراین زمانی به صفحه ی ضبط می رسد که پرتو اول رسیده باشد. بنابراین تنها نوری که اول رسیده است به عنوان هولوگرام ضبط می شود.

روش ضبط هولوگرافی نور در پرواز

جمع بندی

تکنیک های تداخل سنجی هولوگرافی می تواند با موفقیت در مطالعات بخش های مختلفی از بدن انسان همچون قرنیه، تحرک دندان، پرده صماخ، پرده ی اصلی حلزون گوش، استخوان تمپورال و غیره مورد استفاده قرار گیرد. هولوگرافی در پزشکی در اندوسکوپی نیز یک ابزار قدرتمند برای تصویر برداری غیر تماسی با رزولوشون بالا و اندازه گیری های غیر تهاجمی در بدن و بافت های انسان است. هولوگرافی اشعه ایکس می تواند برای مشاهده ی نمونه های زیستی زنده در زمان واقعی مورد استفاده قرار گیرد.

به اشتراک بگذارید :

آخرین مقالات
دیدگاه‌ها
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.