Mulai dari mengembangkan algoritme pembelajaran mesin canggih hingga membangun perangkat yang akan meningkatkan akses ke perawatan yang efektif untuk pasien di seluruh dunia, para peneliti yang bekerja di bidang fisika medis, bioteknologi, dan banyak bidang terkait terus menerapkan teknik ilmiah untuk meningkatkan layanan kesehatan di seluruh dunia. Dunia Fisika telah melaporkan banyak inovasi semacam itu pada tahun 2022, berikut adalah beberapa sorotan penelitian yang menarik perhatian kami.
AI di semua bidang
Kecerdasan buatan (AI) memainkan peran yang semakin umum di arena fisika medis – mulai dari berurusan dengan sejumlah besar data yang dihasilkan selama pencitraan diagnostik, hingga memahami evolusi kanker dalam tubuh, hingga membantu merancang dan mengoptimalkan perawatan. Dengan pemikiran ini, Dunia Fisika menyelenggarakan AI di Pekan Fisika Medis pada bulan Juni, melihat penggunaan pembelajaran mendalam untuk aplikasi termasuk terapi radiasi adaptif online, Pencitraan PET, perhitungan dosis proton, analisis CT scan kepala dan mengidentifikasi infeksi COVID-19 pada pemindaian paru-paru.
Di awal tahun, sesi khusus di APS March Meeting membahas beberapa hal terbaru aplikasi medis AI dan pembelajaran mesin, termasuk pembelajaran mendalam untuk mendiagnosis dan memantau gangguan otak dan penyakit neurodegeneratif, dan menggunakan AI untuk registrasi dan segmentasi gambar. Studi menarik lainnya adalah penggunaan jaringan saraf oleh EPFL untuk membuat mikroskop cerdas yang mendeteksi prekursor halus untuk peristiwa biologis langka dan mengontrol parameter perolehannya sebagai respons.
Janji proton FLASH
Dalam perkembangan yang juga berhasil masuk ke kami 10 Terobosan Terbaik Tahun Ini untuk tahun 2022, Pertemuan Tahunan ASTRO tahun ini melihat Emily Daugherty dari Pusat Kanker Universitas Cincinnati melaporkan temuan dari uji klinis pertama radioterapi FLASH. Perawatan FLASH – di mana radiasi terapeutik diberikan pada tingkat dosis yang sangat tinggi – menjanjikan untuk mengurangi toksisitas jaringan normal sambil mempertahankan aktivitas anti-tumor. Dalam penelitian ini, para peneliti menggunakan terapi proton FLASH untuk merawat 10 pasien dengan metastasis tulang yang menyakitkan. Mereka menunjukkan kelayakan alur kerja klinis dan menunjukkan bahwa pengobatannya sama efektifnya dengan radioterapi konvensional untuk menghilangkan rasa sakit, tanpa menimbulkan efek samping yang tidak diharapkan.
Studi ini juga merupakan penggunaan proton FLASH pertama pada manusia. Sebagian besar studi FLASH praklinis sebelumnya menggunakan elektron; tetapi berkas elektron hanya berjalan beberapa sentimeter ke dalam jaringan sementara proton menembus jauh lebih dalam. Berharap untuk mengeksploitasi keuntungan ini, banyak kelompok lain juga menyelidiki proton FLASH, termasuk para ilmuwan di University of Pennsylvania yang menggunakan pemodelan komputasi untuk mengetahui mana yang paling teknik pengiriman yang efektif untuk sinar proton FLASH, dan peneliti dari Erasmus University Medical Center, Instituto Superior Técnico dan HollandPTC, yang mengembangkan algoritme yang mengoptimalkan pola pengiriman sinar pensil proton untuk memaksimalkan cakupan FLASH.
Membawa kembali pandangan
Mengembalikan penglihatan bagi mereka yang telah kehilangan kemampuan untuk melihat adalah tugas penelitian yang penting. Tahun ini kami melaporkan dua studi yang bertujuan untuk membawa tujuan ini selangkah lebih dekat. Para peneliti di University of Southern California sedang menjajaki penggunaan stimulasi ultrasound untuk mengobati kebutaan disebabkan oleh degenerasi retina. Sementara prostesis visual yang mengembalikan penglihatan melalui stimulasi listrik neuron retina telah berhasil digunakan pada pasien, ini adalah perangkat invasif yang memerlukan operasi implantasi yang kompleks. Sebaliknya, tim menunjukkan bahwa merangsang mata tikus buta dengan USG non-invasif dapat mengaktifkan kelompok kecil neuron di mata hewan.
Di tempat lain, tim di Swedia, Iran, dan India berkembang cara baru untuk menghasilkan kornea buatan, menggunakan kolagen tingkat medis yang bersumber dari kulit babi (produk sampingan yang dimurnikan dari industri makanan) yang diolah secara kimia dan fotokimia oleh para peneliti untuk meningkatkan kekuatan dan stabilitasnya. Dalam studi percontohan terhadap 20 pasien, mereka menunjukkan bahwa implan mereka kuat dan tahan terhadap degradasi dan dapat memulihkan penglihatan pasien sepenuhnya melalui operasi invasif minimal. Berdasarkan keberhasilan ini, Mehrdad Rafat dan timnya berharap pendekatan baru ini dapat mengatasi kekurangan donor kornea untuk transplantasi dan meningkatkan pilihan pengobatan bagi banyak orang di seluruh dunia yang sangat membutuhkan kornea baru.
Inovasi antarmuka otak-komputer
Antarmuka otak-komputer (BCI) menyediakan jembatan antara otak manusia dan perangkat lunak atau perangkat keras eksternal. Tahun ini para peneliti berhasil menggunakan an BCI ditanamkan untuk memungkinkan seseorang dengan kelumpuhan total untuk berkomunikasi. Tim - dari Wyss Center for Bio and Neuroengineering, ALS Voice dan University of Tübingen - menanamkan dua rangkaian mikroelektroda kecil ke permukaan korteks motorik peserta. Elektroda merekam sinyal saraf, yang diterjemahkan dan digunakan dalam ejaan umpan balik pendengaran yang meminta pengguna untuk memilih huruf. Pasien, yang menderita amyotrophic lateral sclerosis (ALS) dan dalam keadaan benar-benar terkunci tanpa gerakan sadar yang tersisa, belajar bagaimana mengubah aktivitas otaknya sendiri sesuai dengan umpan balik audio yang diterima, memungkinkannya membentuk kata dan kalimat serta berkomunikasi. dengan kecepatan rata-rata sekitar satu karakter per menit.
Sebagai alternatif penggunaan elektroda implan untuk merasakan aktivitas otak, sinyal saraf juga dapat dikumpulkan secara non-invasif menggunakan elektroda elektroensefalografi (EEG) yang dipasang di kulit kepala. Sebuah tim di University of Technology Sydney mengembangkan a biosensor berbasis graphene baru yang mendeteksi sinyal EEG dengan sensitivitas dan keandalan tinggi – bahkan di lingkungan yang sangat asin. Sensor, yang dibuat dari graphene epitaxial yang ditanam pada substrat silikon karbida-on-silikon, menggabungkan biokompatibilitas tinggi dan konduktivitas graphene dengan ketahanan fisik dan kelembaman kimia dari teknologi silikon.
