طريقة جديدة للكشف عن أمراض العظام والوقاية منها.. ما هي؟
يعلم الجميع أننا نستطيع رؤية الهياكل العريضة لعظامنا في الجسم، من خلال التقاط الأشعة السينية، ولكن هذا لا يزال في بداياته.
فالعلم لديه الآن مجموعة من تقنيات التصوير والتشخيص الجديدة للتعمق أكثر في هذا المجال، وتحديد بنية عظامنا وصحتها النسبية على أبعاد الميكرو والنانو ودون النانومتر.
في الواقع، هناك الكثير من الأدوات، لدرجة أن مهندس ميكانيكي من جامعة فيرجينيا مهتم بميكانيكا حيوية الإصابات وهندسة الأنسجة التي تكمن وراء الحالات الهيكلية المختلفة أراد أن يجد الطريقة المثالية للجمع بين فائدة هذه التكنولوجيا الحديثة.
في ورقة بحثية جديدة نُشرت في Scientific Reports، يوضح الأستاذ المساعد في الهندسة والعلوم التطبيقية في جامعة فيرجينيا، توني تانج، سير العمل المثالي للجمع بين أحدث تقنيات التصوير والتمييز المتقدمة التي يمكن أن تؤدي إلى فهم أساسي محسّن للعظام المسامية، مما قد يساعد في الكشف عن الأمراض.
وبحسب موقع ميديكال إكسبريس، قال تانج: "إن الاختراق الرئيسي لهذه الدراسة هو إنشاء سير عمل مترابط يمكن استخدامه لفحص الأنسجة البيولوجية عبر العديد من مقاييس الطول من المليمتر إلى النانومتر، وكل ذلك بتقنية ثلاثية الأبعاد، وفي نفس حجم الأنسجة تمامًا، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تقديم بنية العظام بتقنية ثلاثية الأبعاد عبر جميع مقاييسها ذات الصلة".
وأضاف: "قارنت منهجيتها بمفهوم Google Earth؛ هل تريد الحصول على المنظر من ارتفاع 280 ميلًا، أم تريد الحصول على منظر شبكة الشوارع أو المنظر من مستوى الأرض؟".
عظام الدراسة
في الدراسة، سعى تانج وفريق من الباحثين في كندا وكاليفورنيا إلى معرفة المزيد عن العظام الإسفنجية البشرية.
ولأن هذا النوع من العظام، المعروف أيضًا باسم العظام الإسفنجية، ليس صلبًا بالكامل، فإنه يتم تثبيته معًا بواسطة سلسلة من القضبان والألواح التي تساعد على امتصاص الصدمات، على سبيل المثال.
يمكن العثور على هياكل عظمية إسفنجية في نهايات العظام الطويلة مثل عظم الفخذ، الذي يربط عضلات مفصل الورك.
وافق شخص بالغ لا يعاني من مشاكل صحية معروفة في العظام على التبرع بعينة من عظم الفخذ لأبحاث تانج.
يساهم التصميم الإسفنجي الفريد أيضًا في تقوية الفقرات في العمود الفقري، ويعزز الغلاف الواقي للجمجمة ويساعد في حماية أجزاء من عظام الورك من الكسر.
استخدم الفريق ليزر الفمتوثانية، الذي يصدر نبضات ضوئية قصيرة وسريعة، لإنتاج شبكة دقيقة. سمحت الشبكة للباحثين بإجراء ارتباطات بين طرق التصوير وتحديد الهياكل ذات الأهمية.
تضمنت طرق التصوير المجهر الإلكتروني الماسح للحزم الأيونية، والذي يركز على السطح، والمجهر بالأشعة السينية، الذي يخترق عميقًا في العينة.
في الوقت الحالي، تهتم تانغ بالفوائد العامة لأبحاث العظام. وتقول إنه مع التحليل الأفضل، سوف تأتي نظريات علمية أفضل ووسائل أفضل للتنبؤ بتطور أمراض العظام.
وأضافت: "نأمل أن تساعد هذه العملية الجديدة في فحص بنية الأنسجة البيولوجية من منظور أساسي، على سبيل المثال، في العديد من أمراض العظام، تحدث التغيرات البنيوية عبر جميع المقاييس - على مستوى الكولاجين والمعادن، ولكن أيضًا على مستوى وحدات العظام الدقيقة، وكذلك على مستوى العظام بالكامل".
تطبيقات مستقبلية محتملة
قد يساعد البحث التعاوني الذي يجريه تانج ذات يوم في نقل الطب إلى ما هو أبعد من منهجياته الحالية الأقل دقة، وقد يكون تقييم خطر الإصابة بكسور الورك أحد هذه التطبيقات.
غالبًا ما يقوم الأطباء بإنشاء درجة العظام الإسفنجية، والتي يشار إليها اختصارًا باسم TBS، على النساء بعد انقطاع الطمث والرجال فوق سن الخمسين لتحديد صحة العظام وخطر الإصابة. يتم الحصول على الدرجة من خلال تصوير العمود الفقري في أسفل الظهر ثم تطبيق خوارزمية كمبيوترية. قد يكون سير عمل تانغ أفضل في اكتشاف الأنماط الناشئة على نطاق النانو، مثل العلامات المبكرة لهشاشة العظام.
وقال تانج: "تتضمن المراحل المبكرة من هشاشة العظام تغيرات بنيوية دقيقة لا يمكن اكتشافها بالأدوات السريرية. ويمكن الاستفادة من سير العمل الجديد هذا، على سبيل المثال، لتحديد تلك التغيرات الصغيرة والمساعدة في فهم مسببات هشاشة العظام".
وأضاف تانج أنه يعتقد أيضًا أن الفهم المتزايد لكيفية مساهمة البنية الهرمية المعقدة للعظام الإسفنجية في المرونة في الجسم السليم قد يعني أن سير عملها يمكن أن يساهم في مجال المواد المستوحاة بيولوجيًا.
وتابع أن الأمر نفسه ينطبق على الأنسجة البيولوجية الأخرى وحتى المواد غير البيولوجية التي يمكن تحليلها بطريقتها، بدءًا من أجهزة أشباه الموصلات وحتى العينات الجيولوجية.
