จากการพัฒนาอัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องขั้นสูงไปจนถึงการสร้างอุปกรณ์ที่จะปรับปรุงการเข้าถึงการรักษาที่มีประสิทธิภาพสำหรับผู้ป่วยทั่วโลก นักวิจัยที่ทำงานด้านฟิสิกส์การแพทย์ เทคโนโลยีชีวภาพ และสาขาที่เกี่ยวข้องจำนวนมากยังคงใช้เทคนิคทางวิทยาศาสตร์เพื่อปรับปรุงการดูแลสุขภาพทั่วโลก โลกฟิสิกส์ ได้รายงานเกี่ยวกับนวัตกรรมดังกล่าวมากมายในปี 2022 นี่เป็นเพียงบางส่วนจากงานวิจัยที่โดดเด่นซึ่งดึงดูดสายตาของเรา
AI ในทุกพื้นที่
ปัญญาประดิษฐ์ (AI) มีบทบาทที่แพร่หลายมากขึ้นในเวทีฟิสิกส์ทางการแพทย์ ตั้งแต่การจัดการกับข้อมูลจำนวนมหาศาลที่สร้างขึ้นระหว่างการถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัย ไปจนถึงการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของมะเร็งในร่างกาย ไปจนถึงการช่วยออกแบบและเพิ่มประสิทธิภาพการรักษา โดยคำนึงถึงสิ่งนี้ โลกฟิสิกส์ จัดงาน AI ในงาน Medical Physics Week ในเดือนมิถุนายน โดยดูที่การใช้การเรียนรู้เชิงลึกสำหรับแอปพลิเคชันรวมถึง การบำบัดด้วยรังสีแบบปรับตัวออนไลน์, ภาพสัตว์เลี้ยง, การคำนวณปริมาณโปรตอน, การวิเคราะห์ CT scan ของศีรษะ และ ระบุการติดเชื้อ COVID-19 ในการสแกนปอด.
เมื่อต้นปี การประชุม APS March จัดขึ้นโดยเฉพาะเพื่อพิจารณาประเด็นล่าสุดบางส่วน การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ของ AI และการเรียนรู้ของเครื่องรวมถึงการเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการวินิจฉัยและติดตามความผิดปกติของสมองและโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท และใช้ AI สำหรับการลงทะเบียนภาพและการแบ่งส่วน การศึกษาที่น่าสนใจอีกอย่างคือการใช้โครงข่ายประสาทเทียมของ EPFL เพื่อสร้าง กล้องจุลทรรศน์อัจฉริยะ ที่ตรวจจับสารตั้งต้นที่ละเอียดอ่อนของเหตุการณ์ทางชีวภาพที่หายากและควบคุมพารามิเตอร์การได้มาเพื่อตอบสนอง
คำมั่นสัญญาของโปรตอน FLASH
ในการพัฒนานั้นยังทำให้เป็นของเราอีกด้วย 10 อันดับความก้าวหน้าแห่งปี สำหรับปี 2022 การประชุมประจำปี ASTRO ในปีนี้ Emily Daugherty จากศูนย์มะเร็งมหาวิทยาลัยซินซินนาติรายงานการค้นพบจาก การทดลองทางคลินิกครั้งแรกของการรักษาด้วยรังสี FLASH. การรักษาด้วย FLASH – ซึ่งมีการฉายรังสีเพื่อการรักษาในอัตราปริมาณรังสีที่สูงเป็นพิเศษ – ให้คำมั่นสัญญาว่าจะลดความเป็นพิษต่อเนื้อเยื่อปกติในขณะที่ยังคงรักษาฤทธิ์ต้านเนื้องอก ในการศึกษานี้ นักวิจัยใช้การบำบัดด้วยโปรตอน FLASH เพื่อรักษาผู้ป่วย 10 รายที่มีการแพร่กระจายของกระดูกที่เจ็บปวด พวกเขาได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของขั้นตอนการทำงานทางคลินิก และแสดงให้เห็นว่าการรักษามีประสิทธิภาพเท่ากับการฉายแสงทั่วไปเพื่อบรรเทาอาการปวด โดยไม่ก่อให้เกิดผลข้างเคียงที่ไม่คาดคิด
การศึกษายังแสดงให้เห็นถึงการใช้แฟลชโปรตอนในมนุษย์เป็นครั้งแรก การศึกษา FLASH พรีคลินิกก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่ใช้อิเล็กตรอน แต่ลำแสงอิเล็กตรอนเดินทางเข้าไปในเนื้อเยื่อเพียงไม่กี่เซนติเมตร ในขณะที่โปรตอนทะลุทะลวงได้ลึกกว่ามาก หวังว่าจะใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบนี้ กลุ่มอื่น ๆ อีกมากมายกำลังตรวจสอบโปรตอน FLASH รวมถึงนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียซึ่งใช้การสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์เพื่อค้นหาว่าสิ่งใดมากที่สุด เทคนิคการจัดส่งที่มีประสิทธิภาพสำหรับลำแสงโปรตอน FLASHและนักวิจัยจาก Erasmus University Medical Center, Instituto Superior Técnico และ HollandPTC ผู้พัฒนาอัลกอริทึมที่ ปรับรูปแบบการนำส่งลำแสงดินสอของโปรตอนให้เหมาะสมที่สุด เพื่อเพิ่มการครอบคลุมของแฟลชให้สูงสุด
ทำให้กลับมามองเห็นได้
การฟื้นฟูการมองเห็นให้กับผู้ที่สูญเสียความสามารถในการมองเห็นนั้นเป็นงานวิจัยที่สำคัญ ปีนี้เรารายงานผลการศึกษา XNUMX ชิ้นที่มีเป้าหมายเพื่อเข้าใกล้เป้าหมายนี้ไปอีกขั้น นักวิจัยจาก University of Southern California กำลังสำรวจการใช้ อัลตราซาวนด์กระตุ้นเพื่อรักษาอาการตาบอด เกิดจากความเสื่อมของจอประสาทตา แม้ว่าขาเทียมที่มองเห็นได้จะฟื้นคืนการมองเห็นด้วยการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของเซลล์ประสาทจอประสาทตาได้ถูกนำมาใช้กับผู้ป่วยแล้ว แต่อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่ไม่ต้องผ่าตัดซึ่งต้องใช้การผ่าตัดฝังที่ซับซ้อน ทีมงานได้แสดงให้เห็นว่าการกระตุ้นดวงตาของหนูที่ตาบอดด้วยอัลตราซาวนด์ที่ไม่รุกรานสามารถกระตุ้นเซลล์ประสาทกลุ่มเล็กๆ ในดวงตาของสัตว์ได้
ที่อื่น ทีมงานในสวีเดน อิหร่าน และอินเดียพัฒนาขึ้น ทางเลือกใหม่ในการผลิตกระจกตาเทียมโดยใช้คอลลาเจนเกรดทางการแพทย์ที่มาจากหนังหมู (ผลพลอยได้บริสุทธิ์จากอุตสาหกรรมอาหาร) ที่นักวิจัยได้รับการบำบัดทางเคมีและโฟโตเคมีเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและความเสถียร ในการศึกษานำร่องของผู้ป่วย 20 ราย พวกเขาแสดงให้เห็นว่ารากฟันเทียมของพวกเขาแข็งแรงและทนต่อการเสื่อมสภาพ และสามารถฟื้นฟูการมองเห็นของผู้ป่วยได้อย่างเต็มที่ผ่านการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด จากความสำเร็จนี้ Mehrdad Rafat และทีมงานของเขาหวังว่าวิธีการใหม่นี้จะสามารถแก้ปัญหาการขาดแคลนกระจกตาของผู้บริจาคสำหรับการปลูกถ่าย และเพิ่มทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้คนจำนวนมากทั่วโลกที่ต้องการกระจกตาใหม่อย่างเร่งด่วน
นวัตกรรมการเชื่อมต่อระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์
Brain–computer interfaces (BCIs) เป็นสะพานเชื่อมระหว่างสมองมนุษย์กับซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ภายนอก ปีนี้นักวิจัยประสบความสำเร็จในการใช้ ฝัง BCI เพื่อให้คนที่เป็นอัมพาตสมบูรณ์สามารถสื่อสารได้. ทีมงานจาก Wyss Center for Bio and Neuroengineering, ALS Voice และ University of Tübingen ได้ฝังอาร์เรย์ของไมโครอิเล็กโทรดขนาดเล็ก XNUMX ชุดลงบนพื้นผิวของคอร์เท็กซ์มอเตอร์ของผู้เข้าร่วม อิเล็กโทรดจะบันทึกสัญญาณประสาท ซึ่งจะถูกถอดรหัสและใช้ในการสะกดคำตอบรับการได้ยินซึ่งจะแจ้งให้ผู้ใช้เลือกตัวอักษร ผู้ป่วยที่เป็นโรคเส้นโลหิตตีบด้านข้าง (amyotrophic lateral sclerosis - ALS) และอยู่ในสภาพถูกล็อกโดยสมบูรณ์และไม่มีการเคลื่อนไหวโดยสมัครใจ ได้เรียนรู้วิธีปรับเปลี่ยนการทำงานของสมองของตนเองตามเสียงตอบรับที่ได้รับ ทำให้เขาสามารถสร้างคำและประโยคและสื่อสารได้ ในอัตราเฉลี่ยประมาณหนึ่งตัวอักษรต่อนาที
เพื่อเป็นทางเลือกแทนการใช้อิเล็กโทรดที่ฝังไว้เพื่อรับรู้การทำงานของสมอง สัญญาณประสาทยังสามารถรวบรวมได้โดยไม่รุกรานโดยใช้อิเล็กโทรดอิเล็กโทรเอนฟาโรกราฟฟี (EEG) ที่ติดอยู่กับหนังศีรษะ ทีมงานของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิดนีย์ได้พัฒนา ไบโอเซนเซอร์แบบใหม่ที่ใช้กราฟีนซึ่งตรวจจับสัญญาณ EEG ด้วยความไวและความน่าเชื่อถือสูง – แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูง เซ็นเซอร์ซึ่งทำจากกราฟีน epitaxial ที่ปลูกบนซิลิกอนคาร์ไบด์บนวัสดุซิลิกอน ผสมผสานความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูงและการนำไฟฟ้าของกราฟีนเข้ากับความทนทานทางกายภาพและความเฉื่อยทางเคมีของเทคโนโลยีซิลิกอน
