고급 기계 학습 알고리즘 개발부터 전 세계 환자의 효과적인 치료에 대한 접근성을 향상시키는 장치 구축에 이르기까지 의학 물리학, 생명 공학 및 많은 관련 분야에서 일하는 연구원들은 전 세계적으로 의료 서비스를 개선하기 위해 과학 기술을 계속 적용하고 있습니다. 물리 세계 2022년에 그러한 많은 혁신에 대해 보고했습니다. 다음은 우리의 눈을 사로잡은 몇 가지 연구 하이라이트입니다.
모든 분야의 AI
인공 지능(AI)은 진단 이미징 중에 생성된 방대한 양의 데이터 처리에서 신체의 암 진화 이해, 치료법 설계 및 최적화 지원에 이르기까지 의료 물리학 분야에서 점점 더 널리 퍼진 역할을 하고 있습니다. 이를 염두에 두고 물리 세계 XNUMX월 Medical Physics Week에서 AI를 주최하여 온라인 적응 방사선 치료, PET 이미징, 양성자 선량 계산, 머리 CT 스캔 분석 와 폐 스캔에서 COVID-19 감염 식별.
올해 초 APS March Meeting의 전용 세션에서 최근 몇 가지를 검토했습니다. AI 및 기계 학습의 의료 응용 프로그램, 뇌 장애 및 신경 퇴행성 질환을 진단 및 모니터링하기 위한 딥 러닝, 이미지 등록 및 분할을 위해 AI를 사용하는 것을 포함합니다. 또 다른 흥미로운 연구는 EPFL이 신경망을 사용하여 지능형 현미경 드문 생물학적 사건에 대한 미묘한 전구체를 감지하고 이에 대한 수집 매개 변수를 제어합니다.
양성자 플래시의 약속
개발 과정에서 올해의 10대 혁신 2022년, 올해 ASTRO 연례 회의에서 신시내티 대학교 암 센터의 Emily Daugherty가 연구 결과를 보고했습니다. FLASH 방사선 요법의 첫 번째 임상 시험. 치료용 방사선이 초고선량으로 전달되는 FLASH 치료는 항종양 활동을 유지하면서 정상 조직 독성을 감소시킬 수 있습니다. 이 연구에서 연구자들은 고통스러운 뼈 전이가 있는 10명의 환자를 치료하기 위해 FLASH 양성자 요법을 사용했습니다. 그들은 임상 작업 흐름의 타당성을 입증했으며 치료가 예상치 못한 부작용을 일으키지 않고 통증 완화를 위한 기존 방사선 요법만큼 효과적임을 보여주었습니다.
이 연구는 또한 양성자 플래시의 인간 최초 사용을 나타냅니다. 이전의 전임상 FLASH 연구의 대부분은 전자를 사용했습니다. 그러나 전자빔은 조직으로 몇 센티미터만 이동하는 반면 양성자는 훨씬 더 깊숙이 침투합니다. 이 이점을 이용하기를 희망하는 다른 많은 그룹도 양성자 FLASH를 조사하고 있습니다. 펜실베니아 대학의 과학자는 전산 모델링을 사용하여 어느 것이 가장 좋은지 알아냈습니다. FLASH 양성자 빔의 효과적인 전달 기술, Erasmus University Medical Center, Instituto Superior Técnico 및 HollandPTC의 연구원들은 다음과 같은 알고리즘을 개발했습니다. 양성자 연필 빔 전달 패턴을 최적화합니다. FLASH 범위를 최대화합니다.
시력 회복
볼 수 있는 능력을 상실한 사람들에게 시력을 회복시키는 것은 상당한 연구 과제입니다. 올해 우리는 이 목표에 한 걸음 더 다가가는 것을 목표로 하는 두 가지 연구에 대해 보고했습니다. 서던캘리포니아대학교(University of Southern California)의 연구원들은 실명 치료를 위한 초음파 자극 망막 변성에 의해 발생합니다. 망막 뉴런의 전기적 자극을 통해 시력을 회복시키는 시각 보철물은 이미 환자에게 성공적으로 사용되었지만 복잡한 이식 수술이 필요한 침습적 장치입니다. 대신, 연구팀은 비침습적 초음파로 맹인 쥐의 눈을 자극하면 동물의 눈에 있는 작은 뉴런 그룹을 활성화할 수 있음을 입증했습니다.
다른 곳에서는 스웨덴, 이란, 인도 팀이 개발했습니다. 인공 각막을 생산하는 새로운 방법, 연구자들이 강도와 안정성을 향상시키기 위해 화학적 및 광화학적으로 처리한 돼지 피부(식품 산업의 정제된 부산물)에서 공급되는 의료 등급 콜라겐을 사용합니다. 20명의 환자를 대상으로 한 파일럿 연구에서 그들은 임플란트가 강하고 열화에 강하며 최소 침습 수술을 통해 환자의 시력을 완전히 회복시킬 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 성공을 바탕으로 Mehrdad Rafat와 그의 팀은 새로운 접근법이 이식용 기증자 각막의 부족 문제를 해결하고 새로운 각막이 절실히 필요한 전 세계 많은 사람들을 위한 치료 옵션을 늘릴 수 있기를 희망합니다.
뇌-컴퓨터 인터페이스 혁신
뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 인간의 뇌와 외부 소프트웨어 또는 하드웨어 사이에 다리 역할을 합니다. 올해는 연구원들이 성공적으로 완전한 마비가 있는 사람이 의사소통할 수 있도록 이식된 BCI. Wyss Center for Bio and Neuroengineering, ALS Voice 및 Tübingen 대학의 팀은 참가자의 운동 피질 표면에 두 개의 작은 미세 전극 배열을 이식했습니다. 전극은 신경 신호를 기록하며, 이 신호는 해독되어 사용자가 문자를 선택하도록 유도하는 청각 피드백 철자에 사용됩니다. 근위축성 측삭경화증(ALS) 환자는 자발적인 움직임이 남아 있지 않은 완전히 갇힌 상태에서 수신된 오디오 피드백에 따라 자신의 뇌 활동을 변경하는 방법을 학습하여 단어와 문장을 만들고 의사소통할 수 있게 되었습니다. 분당 약 XNUMX자 정도의 평균 속도로.
뇌 활동을 감지하기 위해 이식된 전극을 사용하는 대신 두피에 부착된 뇌파(EEG) 전극을 사용하여 신경 신호를 비침습적으로 수집할 수도 있습니다. University of Technology Sydney의 한 팀은 EEG 신호를 감지하는 새로운 그래핀 기반 바이오 센서 염도가 높은 환경에서도 높은 감도와 신뢰성을 제공합니다. 실리콘 카바이드-온-실리콘 기판에서 성장한 에피택셜 그래핀으로 만들어진 이 센서는 그래핀의 높은 생체 적합성 및 전도성과 실리콘 기술의 물리적 견고성 및 화학적 불활성을 결합합니다.
