İnsan vücudundaki kan akışının dinamiklerini anlamak, kalp krizi, diyabet komplikasyonları ve tümör büyümesi gibi sayısız sağlık durumunun teşhis ve tedavisinde çok önemlidir.
Bununla birlikte, bu hayati sistem, özellikle de derin ve hassas kan damarları hakkında bilgi edinmek, tıp biliminde, özellikle de vücudun derinliklerine gömülü olan damarlarda, çoğu zaman büyük bir zorluk teşkil etmiştir.
Derin damarlarının non-invaziv görüntülenmesi
California Teknoloji Enstitüsü (Caltech) araştırmacıları, çığır açan bir çalışmayla, derin kan damarlarının ve içlerindeki kan akışının invazif olmayan bir şekilde görüntülenmesini sağlayan devrim niteliğinde bir teknik geliştirdi. Fotoakustik tomografi (PAVT) adı verilen bu yenilikçi yaklaşım, kan akışının önemli bir rol oynadığı çeşitli sağlık koşullarının anlaşılmasını ve tedavisini büyük ölçüde geliştirebilir.
Önceki teknolojilerin aksine PAVT, kırmızı kan hücrelerindeki hemoglobin tarafından emilen ve ultrasonik titreşimler yaymalarına neden olan lazer ışığını kullanıyor. Bu titreşimler deri yüzeyine iletilir ve burada bir bilgisayara bağlı sensörler bunları toplayarak kan damarlarının ayrıntılı görüntülerini oluşturur.
PAVT nasıl çalışır?
PAVT, vücudun derinliklerindeki kırmızı kan hücrelerinin dağılımından kaynaklanan sinyalleri tespit ederek yüksek doğruluk elde eder. Ardından, entegre bir algoritma bu hücrelerin hareketini izler ve kan akışının hızını ve yönünü çıkarır. Bu süreç, otoyollarda cep telefonu hızı kullanılarak trafik akışının izlenmesine benzer.
Araştırmacılar, kan damarlarının yapısından kaynaklanan kırmızı kan hücresi dağılımındaki heterojenliğin görüntülemeyi kolaylaştırdığına da dikkat çekiyor. Bu durum, farklı akarsuların bir arada akabildiği, ancak belli bir mesafe boyunca karışmadan kalabildiği, farklı su kalitelerine sahip nehirlerin birleşmesine benzetiliyor. Bu olgu, farklı oksijen içeriklerine sahip kanın birleştiği ancak bir süre karışmadan kaldığı ve PAVT sisteminin ayrı yollarını izlemesine izin verdiği damarlarda da meydana geliyor.
Ayrıca, PAVT'nin oksijenli ve oksijensiz kırmızı kan hücrelerini ayırt etme yeteneği, metabolizmanın hayati bir göstergesi olan oksijen tüketiminin ölçülmesini sağlıyor. Caltech'te tıp ve elektrik mühendisliği profesörü olan Lihong Wang, "Bu, metabolizmanın önemli bir ölçüsü olan oksijen tüketiminin ölçülmesini sağlıyor" diyerek bu teknolojinin daha geniş etkilerinin altını çiziyor.
Mühendislik ve fizyoloji arasında işbirliği
Caltech'te tıp ve elektrik mühendisliği profesörü olan Lihong Wang'ın araştırması ileriye doğru büyük bir sıçramayı temsil ediyor. Nature Biomedical Engineering dergisinde yer alan ayrıntılı çalışma, PAVT'nin teşhis yöntemlerini dönüştürme potansiyelini gözler önüne seriyor.
Bu yöntem, fotoakustik görüntüleme tekniklerindeki gelişmeleriyle tanınan Wang'ın laboratuvarı için tamamen yeni değil. Ancak PAVT, yalnızca kan damarlarını ve oksijen durumlarını değil, aynı zamanda insan vücudunun derinliklerindeki kan akışının yönünü ve hızını da görüntüleyebilmesiyle öne çıkıyor. Wang, kan akışının görüntülerini ilk kez gördüğünde yaşadığı şaşkınlığı ifade ederken: "Artık akış hızını ve yönünü gösteren vektör akışını ölçebiliyoruz," diyor. Amerikalı araştırmacı, teknolojinin mühendislik ve fizyolojiyi bir araya getirerek daha önce aşılamayan engelleri aşma becerisinin olduğuna inanıyor.
Araştırma ekibinde biyomedikal mühendisliği yüksek lisans öğrencisi Joshua Olek Gibson ve Caltech'te eski bir doktora sonrası araştırma görevlisi olan Anjul Khudaria da yer alıyor. Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edilen bu buluş, tıbbi teşhis ve tedavinin ilerletilmesi için büyük umut vaat ediyor ve çeşitli sağlık koşullarını izlemek ve anlamak için yeni, daha az invaziv ve daha doğru yolların önünü açıyor.
