যুক্তরাজ্যের গবেষকদের একটি দল একটি অভিনব এন্ডোস্কোপ ডিজাইন করেছে যা আণবিক স্কেলে টিস্যু নমুনাগুলিকে চিত্রিত করতে শব্দ এবং আলো ব্যবহার করে, একটি ডিটেক্টরের চারপাশে ভিত্তি করে যা একটি মেডিকেল সুইয়ের ভিতরে ফিট করার জন্য যথেষ্ট ছোট। তাদের গবেষণায়, ওয়েনফেং জিয়া এবং সহকর্মীরা কিং কলেজ লন্ডন এবং ইউনিভার্সিটি কলেজ লন্ডনের ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং কৌশলের বেশ কয়েকটি মূল দিক উন্নত করা হয়েছে - প্রয়োজনীয় সরঞ্জামের আকারকে ত্যাগ না করে দ্রুত ইমেজিং সময় নিশ্চিত করা।
ফটোঅ্যাকোস্টিক এন্ডোস্কোপি হল একটি অত্যাধুনিক প্রযুক্তি যা 3D মেডিকেল ইমেজ তৈরি করতে অপটিক্যাল এন্ডোস্কোপিক ইমেজিংয়ের সাথে আল্ট্রাসাউন্ডকে একত্রিত করে। এটি একটি এন্ডোস্কোপের অপটিক্যাল ফাইবারের মাধ্যমে লেজারের ডাল পাঠানোর মাধ্যমে কাজ করে, যা শরীরের ভিতরে মাইক্রোস্কোপিক কাঠামো দ্বারা শোষিত হয়। যেহেতু তারা আলোর শক্তি শোষণ করে, এই কাঠামোগুলি শাব্দ তরঙ্গ তৈরি করে - যেগুলি নিজেই একটি পাইজোইলেকট্রিক আল্ট্রাসাউন্ড ডিটেক্টর দ্বারা বাছাই করা হয় এবং চিত্রগুলিতে রূপান্তরিত হয়।
কৌশলটি গবেষকদের বিস্তৃত মাইক্রোস্কোপিক কাঠামো বাছাই করতে দেয়: পৃথক কোষ থেকে ডিএনএর স্ট্র্যান্ড পর্যন্ত। এটি ইতিমধ্যেই বিশুদ্ধভাবে অপটিক্যাল এন্ডোস্কোপের অনেক সীমাবদ্ধতাকে সম্বোধন করে, যার মধ্যে কয়েক স্তরের বেশি কোষের মধ্যে প্রবেশ করতে তাদের অক্ষমতা সহ। তবুও এই সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, ফটোকোস্টিক এন্ডোস্কোপি এখনও একটি ট্রেড-অফের মুখোমুখি: উচ্চতর ইমেজিং গতি অর্জনের জন্য, এটির প্রয়োজন আরও বড়, আরও ব্যয়বহুল আল্ট্রাসাউন্ড ডিটেক্টর, যা ন্যূনতম আক্রমণাত্মক অস্ত্রোপচারে এর প্রয়োগযোগ্যতা সীমিত করে।
এই চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করার জন্য, জিয়ার দল একটি নতুন পদ্ধতি চালু করেছে। নকশা - রিপোর্ট বায়োমেডিকাল অপটিক্স এক্সপ্রেস - প্রথমে একটি "ডিজিটাল মাইক্রোমিরর" বৈশিষ্ট্যযুক্ত যেখানে প্রায় এক মিলিয়ন মাইক্রোস্কোপিক আয়নার একটি অ্যারে রয়েছে, যার প্রতিটি অবস্থান দ্রুত সামঞ্জস্য করা যায়। গবেষকরা নমুনাগুলি স্ক্যান করতে ব্যবহৃত লেজার বিমের তরঙ্গফ্রন্টগুলিকে সঠিকভাবে আকৃতি দেওয়ার জন্য এই সেটআপটি ব্যবহার করেছিলেন।
একটি পাইজোইলেকট্রিক আল্ট্রাসাউন্ড ডিটেক্টরের পরিবর্তে, গবেষকরা একটি অনেক কম ভারী অপটিক্যাল মাইক্রোরেসোনেটর প্রবর্তন করেছিলেন। একটি অপটিক্যাল ফাইবারের ডগায় ফিট করা, এই ডিভাইসটিতে এক জোড়া বিশেষ আয়নার মধ্যে স্যান্ডউইচ করা একটি বিকৃত ইপোক্সি স্পেসার রয়েছে। আগত আল্ট্রাসাউন্ড তরঙ্গগুলি ইপোক্সিকে বিকৃত করে, আয়নার মধ্যে দূরত্ব পরিবর্তন করে। এন্ডোস্কোপ নমুনার উপর রাস্টার-স্ক্যান করা হয় বলে এটি মাইক্রোরেসোনেটরের প্রতিফলন পরিবর্তনের দিকে নিয়ে যায়।
একটি পৃথক অপটিক্যাল ফাইবার বরাবর এন্ডোস্কোপের ডগায় পাঠানো একটি দ্বিতীয় লেজারের সাহায্যে জিজ্ঞাসাবাদ করা হলে, এই বৈচিত্রগুলি ফাইবার বরাবর প্রতিফলিত আলোর পরিমাণকে পরিবর্তন করে। এই পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করে, দল দ্বারা তৈরি করা একটি অ্যালগরিদম নমুনার চিত্রগুলি তৈরি করতে পারে এবং সেগুলিকে গণনা করতে ব্যবহার করতে পারে কীভাবে স্ক্যানিং লেজারের ওয়েভফ্রন্টকে আরও অনুকূল চিত্র তৈরি করতে সামঞ্জস্য করা যায়। এই তথ্যের সাথে, ডিজিটাল মাইক্রোমিরর সেই অনুযায়ী সামঞ্জস্য করা হয় এবং প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি হয়।
স্ক্যানিং লেজার রশ্মির ফোকাল দৈর্ঘ্য সামঞ্জস্য করে, এন্ডোস্কোপ তাদের পৃষ্ঠতল থেকে 20 µm গভীরতায় নমুনাগুলিও স্ক্যান করতে পারে - Xia-এর দলকে রিয়েল টাইমে অপ্টিমাইজ করা 3D চিত্রগুলি তৈরি করার অনুমতি দেয়৷
এই অনন্য ক্ষমতা প্রদর্শনের জন্য, গবেষকরা তাদের যন্ত্রটি ব্যবহার করে ইঁদুরের লাল রক্তকণিকার একটি ক্লাস্টার চিত্রিত করেছেন, যা প্রায় 100 µm জুড়ে একটি এলাকা জুড়ে ছড়িয়ে রয়েছে। ফটোকোস্টিক স্ক্যানের একটি মোজাইক একসাথে সেলাই করে, এন্ডোস্কোপ প্রতি সেকেন্ডে প্রায় 3 ফ্রেমের গতিতে কোষগুলির 3D চিত্র তৈরি করে।
তাদের সাফল্যের উপর ভিত্তি করে, জিয়া এবং সহকর্মীরা এখন আশা করছেন যে তাদের এন্ডোস্কোপ ন্যূনতম আক্রমণাত্মক অস্ত্রোপচারে নতুন অগ্রগতি অনুপ্রাণিত করতে পারে – যা চিকিত্সকদের বাস্তব সময়ে টিস্যুগুলির আণবিক এবং সেলুলার-স্কেল মেকআপের মূল্যায়ন করতে দেয়। ভবিষ্যতের গবেষণায়, দলটি অন্বেষণ করার লক্ষ্য রাখবে কীভাবে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং গতি আরও বাড়িয়ে তুলতে সহায়তা করতে পারে।
