روبوت مفتوح المصدر يُنشئ خرائط ثلاثية الأبعاد للجلد
كيف يلتقط روبوت تصوير جلد مفتوح المصدر مبني من قطع جاهزة تفاصيل الجلد بدقة 78 بكسل لكل ملم للمساعدة في تتبع التغيرات التي قد تشير إلى سرطان الجلد؟
مصدر الصورة:
openderm
لماذا يُعد OpenDerm مهمًا
يُشخَّص
أكثر من 100,000 أمريكي بالورم الميلانيني كل عام. يملك هذا النوع من سرطان الجلد
معدل بقاء نسبي لخمس سنوات يقارب 100% عند اكتشافه مبكرًا، لكن هذا الرقم ينخفض
إلى نحو 34% بمجرد وصوله إلى أجزاء بعيدة من الجسم. تظهر نحو 70% من حالات الورم
الميلانيني كآفات جديدة كليًا بدلاً من تغيرات في شامات موجودة، مما يعني أن
العلامة المرئية الأولى قد تكون بقعة جديدة لا يتجاوز حجمها بضعة ملمترات. اكتشاف
شيء بهذا الحجم عبر سطح جلد الشخص بالكامل يتطلب سجلًا فوتوغرافيًا دقيقًا لمظهر
الجلد سابقًا.
يمكن
للتصوير الشامل للجسم توفير هذا السجل، لكن الأنظمة الحالية تبقى مكلفة ومحدودة
التوفر السريري وغالبًا تلتقط الجلد بدقة منخفضة جدًا لاكتشاف التغيرات الدقيقة.
بنت ماريون ليبرت، طالبة دكتوراه في الروبوتات بجامعة ستانفورد بإشراف جانيت بوغ،
روبوت OpenDerm كروبوت تصوير جلد مفتوح
المصدر لمعالجة تلك العوائق. مفتوح المصدر يعني أن تصاميم الأجهزة الكاملة
والبرمجيات وملفات CAD ومخططات الأسلاك وقائمة
المواد وتعليمات البناء خطوة بخطوة متاحة جميعها مجانًا للعامة، مما يتيح لأي باحث
أو عيادة أو مؤسسة بناء النظام أو تعديله أو تحسينه دون رسوم ترخيص أو قيود.
التكلفة الإجمالية للأجهزة أقل من 8,500 دولار، ويلتقط النظام الجلد بدقة 78 بكسل
لكل ملم، محللًا تفاصيل دقيقة مثل شبكة صبغ الشامة والشعيرات الفردية المحيطة.
كيف يعمل روبوت تصوير الجلد مفتوح المصدر
OpenDerm
هو جسر
روبوتي بأربع درجات حرية يحرّك كاميرا عبر الجسم بدقة تموضع أقل من ملم. ثلاثة
محاور خطية تضع رأس المستشعر ضمن مساحة العمل: واحد يتحرك على طول القضبان
الجانبية وواحد يتحرك عبر العارضة العلوية وواحد يضبط ارتفاع الكاميرا. محور
دوراني رابع يميل رأس المستشعر لمحاذاة الكاميرا مع سطح الجلد في كل موضع.
يحمل
رأس المستشعر كاميرا Canon
EOS R7 مع
عدسة Canon RF 100mm ماكرو وفلاش حلقي Godox MF-R76 مزود بفلتر استقطاب متقاطع يقلل الوهج
الانعكاسي ومستشعري مسافة بالليزر موجهين للأسفل. تتيح قياسات الليزر لنظام التحكم
الحفاظ على مسافة عمل وزاوية كاميرا ثابتتين بالنسبة للجلد طوال عملية المسح. في
كل محطة تصوير، يعدّل الروبوت موضعه باستخدام بيانات الليزر ثم يلتقط صورة عالية
الدقة. يقوم خط الإنتاج الكامل بمحاذاة الصور المتداخلة وإعادة بنائها كسطح ثلاثي
الأبعاد متصل واحد. يمكن بعد ذلك مقارنة المسوحات المسجلة في أوقات مختلفة نقطة
بنقطة، مما يكشف عن آفات جديدة ويحدد تغيرات دقيقة في الآفات الموجودة.
استكشاف
الفوائد العملية لاستخدام OpenDerm
بُني
النظام بالكامل من قطع جاهزة. على عكس أنظمة التصوير الشامل التجارية التي تعتمد
على مصفوفات كاميرات ثابتة، يستخدم OpenDerm
كاميرا واحدة يحركها محركات غير مكلفة. يقلل هذا النهج تكلفة الأجهزة بشكل كبير مع
تحقيق دقة مكانية أعلى من كثير من الأنظمة واسعة المجال. من خلال التحرك بالقرب من
الجسم وتتبع محيطه، يحافظ الروبوت على مسافة وزاوية وتركيز وإضاءة ثابتة عبر سطح
الجلد بالكامل.
لأن
مهمة التصوير غير تلامسية بالكامل، يتجنب النظام كثيرًا من تحديات المعالجة التي
تجعل مشكلات الروبوتات الأخرى صعبة. لا يحتاج الروبوت للإمساك أو الضغط أو التفاعل
مع المريض جسديًا. يقوم ببساطة بتموضع الكاميرا والتقاط الصور. أُصدرت البرمجيات
بموجب رخصة MIT، وأُصدرت ملفات تصميم
الأجهزة بموجب رخصة CERN للأجهزة المفتوحة الإصدار
الثاني. يتيح عارض المسح ثلاثي الأبعاد التفاعلي على موقع المشروع للزوار استكشاف
مسوحات مسجلة وفحص الآفات المتطابقة عبرها.
كيف يقارن OpenDerm بالأساليب الأخرى
يستخدم
التصوير الشامل للجسم حاليًا ثلاثة أساليب رئيسية، لكل منها مقايضات مختلفة. تصوّر
أنظمة المجال الواسع مساحات كبيرة من الجلد عن بُعد باستخدام مصفوفات كاميرات
ثابتة. وهي سريعة، تلتقط الجسم في ثوانٍ، لكن الآفات الفردية قد تفتقر إلى الدقة
اللازمة لاكتشاف التغيرات الدقيقة. تشمل الأمثلة التجارية أنظمة من Neko وCanfield VECTRA وDermSpectra وFotoFinder.
تتبع
الماسحات الروبوتية القريبة مثل OpenDerm
نهجًا مختلفًا. تتحرك كاميرا عالية الدقة بالقرب من الجلد وبشكل منهجي عبر الجسم،
مع الحفاظ على مسافة وزاوية رؤية مُتحكم فيهما. يلتقط هذا تفاصيل أدق بكثير من
أنظمة المجال الواسع لكنه يتطلب وقتًا أكثر لأن الجسم يجب مسحه بالتتابع. النهج
الثالث، التصوير الموجه بالهاتف الذكي عبر تطبيقات مثل SkinIO وMoleMap وMiiskin، يتطلب أقل أجهزة ويمكن استخدامه في أي مكان
تقريبًا. غير أن الإضاءة والمسافة والوضعية والتركيز يمكن أن تتفاوت بين المسوحات،
مما يجعل التغيرات الطولية الدقيقة أصعب في القياس بموثوقية. يقع OpenDerm في الفئة الوسطى، مقدمًا تفاصيل بمستوى
التنظير الجلدي بجزء من تكلفة الأنظمة الروبوتية التجارية.
الفجوات الثلاث في الكشف المبكر عن سرطان الجلد
يتطلب
تحسين الكشف المبكر عن الورم الميلانيني من خلال التصوير الشامل تقدمًا في ثلاثة
مجالات. الأول هو الدقة الأعلى. تستخدم كثير من الأنظمة الحالية مجالات رؤية واسعة
تضحي بالتفاصيل الدقيقة. اكتشاف التغيرات الدقيقة في حدود الآفة أو لونها أو
بنيتها الداخلية يتطلب تصويرًا بدقة لا توفرها معظم أنظمة المجال الواسع. الثاني
هو البيانات الطولية. معظم نماذج الذكاء الاصطناعي للكشف عن سرطان الجلد مدرّبة
على صور معزولة لآفات حُددت بالفعل كمشبوهة. تدريب النماذج للتعرف على علامات
مبكرة للورم الميلانيني سيتطلب صورًا متكررة عالية الدقة لنفس الجلد بمرور الوقت،
وهو بالضبط نوع مجموعة البيانات التي صُمم ماسح روبوتي مثل OpenDerm لإنتاجها. الثالث هو إمكانية الوصول. يجب أن
يصبح التصوير الشامل للجسم أقل تكلفة وأكثر انتشارًا حتى يتمكن المرضى المعرضون
لخطر عالٍ من تلقي مسوحات متكررة وموحدة.
يُصنَّف
OpenDerm حاليًا كأداة بحثية وليس
كجهاز طبي. تكمن قيمته في هذه المرحلة في إثبات أن تصوير الجلد عالي الدقة والقابل
للتكرار ممكن بأجهزة مفتوحة المصدر بتكلفة قد تجعل مراقبة الجلد الطولية أكثر
سهولة مما كانت عليه مع الأنظمة التجارية الحالية.
لقد تجاوزت حدودك المجانية لمشاهدة المحتوى المميز لدينا
يرجى الاشتراك للحصول على وصول غير محدود إلى ابتكاراتنا.
Get The Latest In Innovation
Join Our Newsletter
Where bold ideas find bold readers.
