Retroviral Protease Structure

Foldit เกมออนไลน์ค้นหาโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีน สามารถเล่นได้หลายคน เกี่ยวกับการพับงอโครงสร้างของโปรตีนในแบบ 3 มิติ เพื่อหาความเป็นไปได้ของโมเลกุลโปรตีนสายหนึ่งแบบ 3 มิติ โดยเฉพาะในโปรตีนที่มีโครงสร้างที่สายยาวและซับซ้อน ผลลัพธ์ของเกมที่มีคนเล่นหลายๆคนจะเป็นประโยชน์อย่างมากในงานวิจัยโครงสร้างของโปรตีน รวมถึงการผลิตยาชนิดใหม่ ที่ลักษณะเหมือนมีคนช่วยกันคิดเป็นจำนวนมาก รายละเอียดจากข่าวเก่า

โครงสร้างของเอนไซม์ Retroviral Protease

โครงสร้างของเอนไซม์ Retroviral Protease  เริ่มต้นจากโครงสร้างของเอนไซม์ที่ได้จากการเรียงตัวของกรดอะมิโนที่ไม่ถูกต้องมากนัก ผู้เล่นเกม Foldit ช่วยกันปรับโครงสร้างใหม่ซึ่งได้โครงสร้างที่ความคลึงกับโครงสร้าง crystal มาก

เกม Foldit ยังเป็นแค่โมเดลการนำการแก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่ยากและซับซ้อนมาทำเป็นเกมเพื่อให้คนทั่วไปได้มีส่วนร่วมในการช่วยกันแก้ไขปัญหานั้น ล่าสุดเกม Foldit ได้พิสูจน์ตัวมันเองแล้วว่าวิธีการแก้ไขปัญหาแบบนี้ได้ผล เมื่อมีการรายงานผลงานร่วมของนักวิจัยจากสหรัฐอเมริกา โปรแลนด์ และสาธารณรัฐเช็ก ในวารสารวิชาการ Nature Structural & Molecular Biology ถึงความสำเร็จในการไขความลับโครงสร้างผลึกของเอนไซม์ Mason-Pfizer monkey virus (M-PMV) retroviral protease 

เอนไซม์ Retroviral proteases มีความบทบาทสำคัญอย่างมากในกระบวนการแก่ตัวและแพร่พันธุ์(maturation and proliferation) ที่มีความสำคัญอย่างมากในการพัฒนายารักษาโรคที่เกิดจากไวรัส เช่น โรคเอดส์ ซึ่งนักวิจัยใช้เวลานับทศวรรษเพื่อแก้ไขปัญหาโครงสร้างของเอนไซม์นี้ด้วยหลากหลายวิธีแต่ยังไม่สำเร็จ จนเมื่อเกม Foldit ถูกเปิดให้ทุกคนสามารถเข้ามาช่วยกันเล่นพับงอโครงสร้างของโปรตีน ผู้เล่นเกม Foldit สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้เพียงไม่กี่วัน

การไขปัญหานี้ได้เกิดจากกลุ่มผู้เล่นหลายคน ที่ทำงานอยู่คนละประเทศเข้ามาเล่นเกม พูดคุยกันผ่านทางระบบสนทนาในเกม พวกเขาใช้เวลาเพียง 10 วันในการแก้ไขปัญหาดังกล่าวร่วมกันได้สำเร็จ ถือเป็นครั้งแรกที่ระบบนี้ประสบความสำเร็จในการแก้ไขปัญหาวิทยาศาสตร์ซับซ้อนสำเร็จ และคิดว่ามันจะต้องมีเรื่องน่ายินดีแบบนี้เกิดขึ้นอีกแน่นอน

คุณอยากเป็นหนึ่งในคนที่ค้นพบโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีนที่ไม่เคยมีการค้นพบไหม ลองไปเล่นดูสิครับ

ข้อมูล
Report: Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players 

via: popsci.com , kurzweilai.net , medgadget.com

เปรียบเทียบภาพจากกล้อง Confocal และ Widefield Fluorescence Microscopy

ไปเจอเว็บไซต์หนึ่งน่าใจ และคิดว่าน่าจะมีประโยชน์จึงนำมาฝากชาว Biomed.in.th ครับ

Confocal กับ Wide-field Fluorescence Microscope มีจุดต่างกันเล็กน้อย กล้อง Wide-field จะมีกระบวนการในการสร้างภาพคล้ายกับกล้อง Bright field จะให้ภาพในมุมกว้าง สร้างภาพได้อย่างรวดเร็ว ระบบไม่ซับซ้อน แต่ก็ทำให้ได้ภาพที่มีส่วนของภาพที่หลุดจากโฟกัสมาด้วย ภาพจึงดูเบลอ ส่วนกล้อง Confocal จะบีบลำแสงให้แคบลงเพื่อให้ได้ภาพเฉพาะจุดที่อยู่ในโฟกัส ภาพที่ได้จึงเป็นจุดขนาดเล็ก ลำแสงที่ยิงเข้าไปในวัตถุยังทำให้มองเห็นภาพในแนวลึกได้ด้วย แต่ก็ต้องแลกมาด้วยการสร้างภาพที่ช้าลงเพราะต้องแสกนภาพทีละจุดมาประกอบเป็นหนึ่งภาพ

โดยรวมแล้วกล้องทั้งสองชนิดก็ใช้ทำงานร่วมกัน มีข้อดีข้อเสียแตกต่างกัน แล้วแต่การเลือกใช้งาน

ในเว็บไซต์ของ Olympus นำภาพของเซลล์ตัวอย่างชนิดเดียวกันจากกล้องทั้งสองชนิดมาเปรียบเทียบให้เราดู โดยใช้ภาพกำลังขยายเดียวกัน สามารถปรับ ความสว่าง โฟกัส ความลึก สี ขนาดของ pinhole และมีเซลล์ตัวอย่างให้เลือกหลากหลาย ทำให้เห็นภาพจากกล้องทั้งสองชนิดได้อย่างชัดเจน ลักษณะการปรับค่าต่างๆในโปรแกรมยังทำออกมาให้เหมือนกล้องจริงๆอีกด้วย

เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคนที่กำลังสนใจกล้อง Confocal กับ Wide-field Fluorescence Microscope และทุกๆคนที่อยากเห็นภาพเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในแสงสีที่สวยงาม เห็นองค์ประกอบภายในเซลล์ได้ชัดเจน

ทดลองใช้งานได้ที่ http://www.olympusfluoview.com/java/confocalvswidefield/index.html 

แสงแห่งชีวิต ภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศ์แสดงให้เห็นแสงเลเซอร์สีเขียวที่เปล่งออกมาจากเซลล์สิ่งมีชีวิต Credit: Malte Gather

เลเซอร์ กุญแจสำคัญของการติดต่อสือสาร เก็บข้อมูล และยังคงเป็นตัวแปรสำคัญของเทคโนโลยีสมัยใหม่อีกด้วย ซึ่งโดยปกติแล้วถูกผลิตออกมาจากสิ่งไม่มีชวิต เช่น ของแข็ง ของเหลว หรือ แก๊ส แต่ว่าปัจจุบันนี้ เทคโนโลยีการผลิตเลเซอร์ได้ก้าวไกลออกไปอีกขั้น คือ เลเซอร์ทางชีวภาพ โดยการสร้างมีพื้นฐานมาจากเซลล์เพียงเซลล์เดียว ซึ่งในอนาคตข้างหน้า เราอาจจะได้ใช้เลเซอร์ชนิดนี้ เพื่อการตรวจและรักษาโรค บางทีอาจจะถึงขั้นฆ่าเซลล์มะเร็งจากภายในร่างกายเลยก็เป็นไปได้

จากการค้นพบเมื่อประมาณ 50 ปีที่แล้ว เลเซอร์คือเครื่องขยายแสง มันทำงานโดยการกระตุ้นอะตอม หรือโมเลกุลของแก๊ส ของเหลว หรือของแข็ง ให้ไปอยู่ในสภาวะที่มีพลังงานมากขึ้น โดยปกติแล้วจะมีการกระตุ้นโดยไฟฟ้า เคมี หรือแม้กระทั่งแสงเลเซอร์ด้วยกันเอง เมื่อเกิดการกระตุ้นอะตอมขึ้น หนึ่งในอะตอมที่ถูกกระตุ้น จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาและปล่อยโฟตอน (แสง) ซึ่งโฟตอนนี้จะไปกระตุ้นอะตอมอื่นๆ ที่อยู่ในสภาวะถูกกระตุ้นให้ปล่อยโฟตอนออกมาอีกจำนวนมาก โฟตอนเหล่านี้จะมีการเพิ่มจำนวนขึ้น โดยการเคลื่อนที่กลับไปกลับมาระหว่างกระจกสองบาน ซึ่งบานหนึ่งจะสามารถปล่อยให้แสงสะท้อนได้แค่บางส่วน ซึ่งปล่อยให้แสงส่วนหนึ่งออกมาเป็นแสงเลเซอร์นั่นเอง

นักฟิสิกส์ที่ชื่อ Malte Gather และ Seok-Hyun Yun จากโรงเรียนการแพทย์ฮาร์วาร์ด ได้พบวิธีที่จะเลียนแบบกระบวนการนี้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต “ในช่วงเริ่มต้นของงานของเรา แรงบันดานใจในเรื่อง เลเซอร์ทางชีวภาพ เป็นสิ่งที่น่าสนใจจากวงการวิทยาศาสตร์มากๆ” Gather กล่าว “ปีที่แล้ว ที่มีการฉลองครบ 50 ปีการค้นพบเลเซอร์ เราตระหนักว่า แม้ว่าหลายๆ คนจะพยายามหาสารหลายๆ ชนิดเพื่อสร้างเลเซอร์ แต่สารทางชีวภาพยังไม่มีบทบาทสำคัญเลย”

ตัวแปรสำคัญเลเซอร์ทางชีวภาพของ Gather และ Yun คือ โปรตีนเรืองแสงสีเขียว (Green fluorescent protein: GFP) โมเลกุลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับนักชีววิทยา หลังจากที่ค้นพบในแมงกระพรุน Aequorea victoria ในช่วนปี 1960 เหตุผลส่วนหนึ่งก็เป็นเพราะว่าสิ่งมีชีวิตสามารถสั่งให้ผลิตมันได้ ซึ่ง Gather และ Yun ได้ใส่ลำดับของ DNA ที่เป็นรหัสของโปรตีนเรืองแสงสีเขียว ลงไปในเซลล์ไตของมนุษย์ แล้วได้นำเซลล์ที่สามารถผลิตโปรตีนเรืองแสงสีเขียวได้นี้ไปวางไว้ระหว่างกระจกสองแผ่นที่มีความกว้างเท่ากับความกว้างของเซลล์

เพื่อที่จะทำให้โปรตีนเรืองแสงสีเขียวผลิตแสงเลเซอร์ได้ แสงสีน้ำเงินพลังงานต่ำถูกส่องเข้าไปในเซลล์ ซึ่งโดยปกติแสงสีน้ำเงินนี้จะสามารถกระตุ้นโปรตีนเรืองแสงสีเขียวให้เรืองแสงได้อยู่แล้ว แต่ว่าแสงที่ได้ออกมานั้นจะออกมาในทุกทิศทาง แต่ว่าภายในช่องขนาดเล็กระหว่างกระจก แสงจะสะท้อนกลับไปกลับมา ทำให้กระตุ้นการเปล่งแสงจนกระทั้งได้ลำแสงอาพันธ์สีเขียวได้ ซึ่งนักวิจัยได้รายงานไว้ที่นิตยสาร Nature Phototonics

Qingdong Zheng นักวิทยาศาสตร์วัสดุ ของมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปคินส์ เสนอว่า เลเซอร์ชีวภาพนี้ สามารถใช้เพื่อเป็นการรักษาโดยแสงได้ อาทิ เพื่อที่จะฆ่าเซลล์มะเร็ง “มันเป็นงานที่ดีมากๆ” เขากล่าว

Gather และ Yun ยังคงให้ความสนใจในความเป็นไปได้ที่จะใช้เลเซอร์ทางชีวภาพนี้ในการรักษาโรค และถึงแม้ว่าเลเซอร์ทางชีวภาพนี้ ยังอยู่ในระยะเบื้องต้นของการพัฒนา แต่ในอนาคต มันอาจจะเปลี่ยนการติดต่อสือสารผ่านแสงจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคไร้ชีวิตมาเป็นเทคโนโลยีชีวภาพก็ได้ Gather ยังคงกล่าวอีกว่า มันจะทำให้การพัฒนาการติดต่อระหว่างมนุษย์กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคง่ายขึ้นไปอีก โดยให้เซลล์ประสาทในสมองส่งสัญญาณออกมาโดยใช้แสงเลเซอร์ ซึ่งสามารถตรวจจับได้จากอุปกรณ์ภายนอกร่างกาย ซึ่งอย่างน้อยก็ทำให้เราสามารถเล่นคอมพิวเตอร์ได้โดยไม่ต้องใช้อะไรเลย

แต่ว่ามุมมองที่น่าสนใจที่สุดของเลเซอร์ทางชีวภาพที่ผลิตมาจากเซลล์สิ่งมีชีวิตก็คือ ในขณะที่เลเซอร์แบบทั่วไป ตัวกลางในการผลิตเลเซอร์จะเสื่อมลงไปอยู่ตลอดเวลาจนกระทั่งไม่สามารถทำงานได้ แต่สำหรับเลเซอร์ทางชีวภาพ เซลล์จะสามารถผลิตโปรตีนเรืองแสงสีเขียวออกมาได้ตลอดเวลา “มันทำให้เราสามารถที่จะสร้างเลเซอร์ที่รักษาตัวเองได้” Gather กล่าว

ที่มา: http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/06/a-cell-becomes-a-laser.html?ref=hp

เปรียบเทียบภาพจาก SDA กับ AgnioViz

GE Healthcare ได้รับการรับรองจาก FDA ในการใช้โปรแกรมชื่อ AngioViz ที่ใช้ภาพจาก Digital Subtraction Angiography (DSA) เพื่อสร้างภาพการไหลของเลือดในหลอดเลือดในสมองหรือในอวัยวะส่วนอื่นๆในร่างกาย ที่ผ่านมา DSA ถูกใช้ในการตรวจหาความผิดปกติของสภาพเส้นเลือด ในร่างกายตามตำแหน่งที่สนใจ ซึ่งจะมองเห็นภาพเฉพาะเส้นเลือดที่เป็นลักษณะทีบแสงอันเนื่องเกิดจากฉีดสารเฉพาะบางตัวเข้าไป ให้ภาพชัดเจนมากกว่าการใช้เอกซเรย์แบบเดิม ส่วนโปรแกรม AngioViz จะนำภาพที่ได้จาก DSA มาสร้างภาพใหม่ที่แสดงลักษณะของหลอดเลือดร่วมกับการไหลของเลือดในหลอดเลือดในตำแหน่งนั้นด้วย

AngioViz สามารถแสดงภาพการไหลของเลือดในภาพ DSA ที่ใช้เทคนิคที่เรียกว่า parametric imaging โดยโปรแกรม AngioViz จะดูที่ละ pixel ในชุดภาพที่ได้มา และประเมินพารามิเตอร์ 2 อย่างออกมา คือ ค่าสูงสุดของความทึบแสงที่เกิดจากความแตกต่างของระดับความทึบแสง(Contrast) และเวลาที่ pixel นั้นใช้ในการเพิ่มความทึบแสงจากระดับต่ำจนสูงสุด

ตัวอย่างภาพจาก DSA

พารามิเตอร์ 2 ตัวที่ได้มา สามารถนำมาประมวลผลแสดงความแตกต่างของความทึบแสงเป็นตำแหน่งของหลอดเลือด และเมื่อนำค่าของเวลาที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงระดับความทึบแสงมาประเมินร่วม และเพิ่มสีเข้าไปรวมกับภาพที่ได้มา จึงสามารถแสดงลักษณะของการไหลของหลอดเลือดร่วมด้วยได้

ตัวอย่างภาพที่ได้จากโปรแกรม AngioViz

ภาพที่ได้มามีประโยชน์ที่จะช่วยให้แพทย์รู้ถึงค่าของการไหลของเลือดในหลอดเลือดนั้นๆได้เร็วยิ่งขึ้น ส่งผลให้สามารถตัดสินใจในการให้การรักษาได้เร็วขึ้น นอกจากนี้โปรแกรม AngioViz ยังสามารถช่วยให้การเปรียบเทียบความแตกต่างกันระหว่างก่อนและหลังการให้การรักษาได้

ตัวอย่างประโยชน์ที่ได้จากการนำไปใช้ในทางคลินิก

• ช่วยให้มองเห็นตำแหน่งของหลอดเลือดอุดตันในสมองหรืออวัยวะในตำแหน่งที่ต้องการได้

• ระบุเวลาและปริมาณของการไหลของเลือดในหลอดเลือดที่ผิดปกติได้

• ติดตามสังเกตุการไหลของเลือดในเนื้อเยื่อที่ผิดปกติก่อนและหลังให้การรักษามะเร็ง

• ทำให้เห็นภาพของหลอดเลือดแดงก่อนและหลังการทำบอลลูนในการรักษาการขยายหลอดเลือด

ที่มา: http://medgadget.com, genewscenter.com

BodyMaps

BodyMaps เป็นเว็บไซต์ให้บริการค้นหาภาพของร่างกายในแบบ 3 มิติ ให้บริการฟรี เป็นความร่วมมือของ Healthline Network และ GE  ซึ่งจะแสดงภาพร่างกายของผู้หญิงและผู้ชาย โดยแสดงทั้งอวัยวะ และระบบต่างๆในร่างกาย มีส่วนของคำอธิบายสั้นๆเกี่ยวกับอวัยวะ และการทำงานของอวัยวะส่วนนั้นประกอบด้วย

ก่อนหน้านี้เราเคยนำเสนอเว็บไซต์ลักษณะเดียวกันนี้ใน 6 เว็บไซต์ แสดงภาพร่างกายมนุษย์ สำหรับเรียน Anatomy และ Google Body Browser เว็บไซต์ที่แสดง anatomy แบบ 3 มิติ สามารถดูข้อมูลได้ตามลิงค์

BodyMaps มีรูปแบบการใช้งานดังนี้ ส่วน Body menu เมื่อคลิกจะแสดงเป็นส่วนต่างๆของร่างกาย เมื่อเอาเมาส์วางไว้จะแสดงตำแหน่งที่ภาพ หรือเมื่อเอาเมาส์วางที่ภาพจะมีชื่อของอวัยวะส่วนนั้นแสดงออกมา สามารถเลือกแสดงเป็นร่างกายของเพศหญิง หรือเพศชายได้ ด้านบนสุดสามารถค้นหาชื่อของอวัยวะที่สนใจได้ แสดงเป็นลำดับความลึกของส่วนต่างๆได้ ด้านล่างมีส่วนขยายภาพ และส่วนควบคุมการหมุนภาพได้รอบทิศทาง 360 องศา

เข้าใช้งาน BodyMaps ได้ที่ http://www.healthline.com/human-body-maps

via-http://scopeblog.stanford.edu

Dr.Ross Mitchell โชว์ iPhone app ที่สามารถวินิจฉัย Stroke ได้

Stroke คือโรคที่เกิดจากความผิดปกติของหลอดเลือดแดงในสมอง อาจเกิดจาก มีการแตก ตีบ หรือตันของหลอดเลือดในสมองที่ทำหน้าที่ในการนำเลือดไปหล่อเลี้ยงสมองส่วนต่างๆ ทำให้สมองส่วนนั้นๆขาดเลือด ส่งผลให้เนื้อสมองบางส่วนเกิดการตาย จึงทำให้เกิดอาการอัมพาตของร่างกายส่วนที่สมองส่วนนั้นทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของร่างกาย หรือที่เรียกว่า “อัมพาฒครึ่งซึก” มักจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ในอดีตเรียกว่า อุบัติเหตุจากหลอดเลือดสมอง หรือ cerebrovascular accident (CVA)

งานวิจัยนี้เป็นผลงานของคณะแพทย์ University of Calgary ประเทศแคนาดา ได้แสดงให้เห็นว่าแพทย์สามารถที่จะวินิจฉัย stroke ได้ด้วย iPhone app ที่ทีมวิจัยได้ทำขึ้น ซึ่งให้ผลที่แม่นยำเช่นเดียวกับการวินิจฉัยในสถานพยาบาล เทคโนโลยีนี้จะมีประโยชน์อย่างมากในโรงพยาบาลชนบท ซึ่งจะทำให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถดูข้อมูลได้แบบเรียลไทม์ และทำงานที่ไหนก็ได้ โดยที่ไม่จำเป็นต้องอยู่โรงพยาบาลตลอดเวลา

ในการทดลอง แพทย์ผู้เชียวชาญทางประสาทรังสีแพทย์(Neuro-radiologists) ได้ดูข้อมูลจาก NCCT(consecutive noncontrast computed tomography brain scans) 120 ข้อมูล และ CTA(computed tomography angiogram head scans) 70 ข้อมูล ซึ่งได้จากฐานข้อมูลของผู้ป่วย Stroke มีผู้เชียวชาญทางประสาทรังสีแพทย์ 2 คน เป็นผู้อ่านผลเพื่อวินิจฉัยโรคที่สถานพยาบาลที่มีอุปกรณ์ครบ(medical diagnostic workstation) และอ่านผลผ่านทาง app ใน iPhone ผลงานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน Journal of Medical Internet Research ในเดือนพฤษภาคม ซึ่งเป็นผลงานออกแบบการทดลองของ Dr. Mayank Goyal และเทคโนโลโยที่ใช้ใน iPhone เป็นผลงานของ Dr. Ross Mitchell และทีมวิจัยจาก Hotchkiss Brain Institute (HBI)

ในการทดลองใช้ iPhone app ในการอ่านผลให้ผลถูกต้อง 94-100% ของการวินิจฉัย acute stroke ซึ่งเวลาทุกวินาทีมีความสำคัญมาก และอีกจุดแข็งสำคัญของแพลตฟอร์มนี้คือ ความสามารถในการจัดการกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่ของการถ่ายภาพกว่า 700 ภาพ ให้แสดงผลบน iPhone ได้โดยง่าย ตอนนี้สาธารณะสุขของแคนาดาให้อนุญาติให้ใช้ iPhone app นี้ได้แล้ว ซึ่งแพทย์ในแคนาดาสามารถใช้ iPhone app ตัวนี้ในการทำงานได้อย่างถูกกฎหมายแล้ว เมื่อมีการเปิดขาย

photo credit: University of Calgary’s Faculty of Medicine & Hotchkiss Brain Institute http://www.flickr.com/photos/k-ideas/5705473837/

ความแตกต่างของแพลตฟอร์มนี้กับตัวอื่นๆคือ ภาพจำนวนมากจะถูกประมวลผลบน computer server ก่อนที่จะสตีมมิ่งภาพไปที่ iPhone ซึ่งจะต้องมีการระบุตัวตนของแพทย์ก่อนจึงจะทำการดูข้อมูลได้ เป็นการรักษาความปลอดภัยของข้อมูลของผู้ป่วย การมีการประมวลภาพก่อนที่เครื่อง server ทำให้มันทำงานได้เร็ว เมื่อเทียบกับตัวแพลตฟอร์มอื่นๆที่ต้องใช้เวลาโหลดภาพนานหลายนาที ซึ่งภาพที่ได้ยังสามารถเปิดได้ใน iPhone, iPad, Android หรือ Web browser

ระบบนี้ถือว่ามีประโยชน์มากสำหรับผู้ป่วย Stroke ทำให้ทำการรักษาได้เร็วยิ่งขึ้น ซึ่งการรักษาต้องแข่งกับเวลา แต่แพลตฟอร์มนี้อาจจะมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง และต้องการผู้เชียวชาญในจัดการระบบมากทีเดียว

ที่มา-http://www.medicine.ucalgary.ca via-http://oc1dean.blogspot.com

ส่วนประกอบที่สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผ่าตัดหัวใจ รูปจาก Kevin Dowling

นักวิจัยได้พัฒนาหลอดสอดหัวใจ (catheter) ที่มีคุณสมบัติมากมาย โดยการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งได้รวมเอาอุปกรณ์จำเป็นหลายๆ อย่างสำหรับการผ่าตัดหัวใจ อุปกรณ์กึ่งตัวนำชนิดนี้ สามารถช่วยย่นระยะเวลาการผ่าตัดหัวใจ เพิ่มความคมชัด และยังคงสร้างแผนภาพสมองได้ทันทีอีกด้วย

หลอดสอดหัวใจแบบปลายโป่งนี้ถูกใช้กันอย่าแพร่หลายในการผ่าตัดหัวใจเพื่อเปิดหลอดเลือดที่อุดตันอยู่ และสามารถสอดท่อต่างๆ เข้าไปได้ “แต่หลอดสอดหัวใจแบบปลายโป่งเหล่านี้ไม่ได้ช่วยอะไรในการผ่าตัดเลย”  John Rogers นักวิทยาศาสตร์เครื่องมือ กล่าว “มันเพียงแค่ช่วยขนอุปกรณ์เชิงกลอื่นๆ เข้าไป”
ระหว่างการผ่าตัดเปิดหัวใจ หลอดสวนหัวใจที่มีหลายๆ หน้าที่ต่างก็ถูกสอดเข้าไปในหัวใจตามลำดับ ซึ่งทำให้การผ่าตัดหัวใจเป็นการผ่าตัดที่ยาวนานและทรมานมาก เพื่อที่จะพัฒนาประสิทธิภาพของมัน Rogers และผู้ร่วมงานของเขา ได้เลือกเอาส่วนประกอบต่างๆ จากสารกึ่งตัวนำที่ยืดหยุ่นได้ มาประกอบกันบนปลายโป่งของของหลอดสอดหัวใจ โดยรายละเอียดก็คือ มันสามารถที่จะสังเกตลักษณะต่างๆ ได้ อาทิ อุณหภูมิ ความดัน การไหลของเลือดและคุณสมบัติทางไฟฟ้า และยังคงสามารถใช้กำจัดเนื้อเยื่อที่ถูกทำลายได้อีกด้วย ซึ่งรายงานของเขาได้ปรากฏในนิตยสาร Nature materials ในสัปดาห์นี้ [1]

นักวิจัยได้เผชิญหน้ากับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในการพัฒนา “อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่นได้” โดยสร้างจาก ซิลิคอน ที่โดยปกติแล้วมันทั้งแข็งและเปราะ โดยเอามารวมไว้บนผิวของหลอดสอดหัวใจปลายโป่งแบบปกติ Rogers กล่าว กุญแจสำคัญในการพัฒนานี้ก็คือ การที่ต้องทำให้ส่วนประกอบที่เป็น ซิลิคอน มีความหนาเพียงแค่ หนึ่งร้อยส่วนพันล้านส่วนของเมตร กล่าวคือ บางกว่าปกติถึงพันเท่า อีกอย่างหนึ่งก็คือ มันจะต้องเชื่อมต่อกันด้วยสายไฟที่รูปร่างคล้ายงู และมันตะต้องสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างเมื่อปลายของท่อถูกทำให้โป่งขึ้นโดยไม่มีการแตกหัก เมื่อบอลลูนที่ปลายท่อถูกทำให้โป่ง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคก็จะถูกผลักให้ชิดกับหัวใจ

“จากคุณสมบัติสองอย่างนี้ คุณก็สามารถรวมเอาอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน และสามารถยืดออกได้ถึง 300% จากตอนที่มันแบนจนมันมีรูปร่างกลม และสามารถเปลี่ยนแปลงกลับเป็นแบบเดิมได้อย่างสมบูรณ์” Rogers กล่าว

หลอดสอดหัวใจปลายโป่งที่มีหลายหน้าที่นี้ เป็นอุปกรณ์ในอุดมคติสำหรับการวินิจฉัยและรักษาสาเหตุของการเต้นของหัวใจที่ผิดปกติ Rogers กล่าว ณ ขณะนี้ ศัลยแพทย์หัวใจใช้หลอดสอดหัวใจหัวลูกศรที่มีอิเล็กโทรดเคลื่อนที่ไปรอบๆ หัวใจอย่างช้าๆ เพื่อที่จะสร้างแผนภาพเนื้อเยื่อของหัวใจ เมื่อเขาพบเนื่อเยื่อที่ก่อให้เกิดการเต้นของหัวใจแบบผิดปกติ เขาก็จะสอดหลอดสอดหัวใจอีกอันหนึ่งเพื่อที่จะไปตัดเนื้อเยื่อไม่ดีเหล่านั้นออก “คนไข้จำนวนมากต้องจบชีวิตลงระหว่างกระบวนการที่ใช้เวลานานแบบนี้” Rogers กล่าว

แผนภาพชีพจร

หลอดสอดหัวใจทรงบอลลูน

ในทางตรงกันข้าม หลอดสอดหัวใจปลายโป่งที่ได้รับการพัฒนามานี้ สามารถนำเอาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่สัมผัสกับพื้นผิวของหัวใจที่มากขึ้น จากบริเวณที่โป่งของมัน ทำให้ เร็วขึ้น และสามารถสร้างแผนที่หัวใจได้อย่างชัดเจนมากยิ่งขึ้น Rogers กล่าว กลุ่มของเขาได้ใช้อุปกรณนี้ในการทำแผนที่การเต้นของหัวใจในกระต่าย และกำจัดเนื้อเยื่อที่ผิดปกติด้วยการปล่อยสัญญาณวิทยุสู่หัวใจและฆ่าเซลล์นั้นๆ “สำหรับการทดลองในคนโดยอุปกรณ์นี้ในเบื้องต้น (ไม่มีอุปกรณ์ทำลายเนื้อเยื่อโดยใช้ความร้อน) น่าจะได้เริ่มต้นศึกษาในต้นปีนี้” Rogers กล่าว
Christopher Ober นักวิทยาศาสตร์เครื่องมือ จากมหาวิทยาลัยคอร์แนลล์ อธิบายงานนี้ว่า “นี่เป็นเทคโนโลยีที่สุดยอด” “ในการพัฒนาอุปกรณ์ที่รวมเอาอุปกรณ์หลายๆ อย่างเข้าไว้ด้วยกันโดยที่มันยังยืดหยุ่นได้อย่างสมบูรณ์ในอัตราส่วนที่เล็กมากๆ มันช่างเป็นอะไรที่น่าประทับใจมาก” เขากล่าว เขายังเสริมอีกว่า อุปกรณ์ชิ้นนี้ สามารถที่จะปรับให้สามารถติดตั้งใว้ในร่างกายผู้ป่วยเพื่อที่จะเป็นการติดตามสุขภาพของอวัยวะนั้นๆ เป็นระยะเวลานานๆ อีกด้วย “แต่ก่อนอื่น กลุ่มนักวิจัยจะต้องทดสอบว่ามันสามารถเข้ากันได้กับร่างกายหรือไม่ สำหรับการติดตั้งเป็นระยะเวลานานๆ ก่อน”

ตอนนี้กลุ่มนักวิจัย ได้ติดตั้งส่วนประกอบที่ซับซ้อนมากยิ่งขึ้นไปอีก บนหลอดสอดหัวใจนี้ โดยสามารถที่จะปรับให้ใช้กับอวัยวะอื่นๆ ได้ “มันสามารถที่จะใช้กับกระเพาะปัสสาวะ เพื่อที่จะตรวจดูการไหล และความยืดหยุ่น หรือใช้กับปอด เพื่อตรวจดูความเสี่ยงที่จะเกิดโรคหอบหืด” Brian Litt นักประสาทวิทยา มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย กล่าว นักวิจัยยังได้เริ่มโครงการการสร้างแผนภาพทางไฟฟ้าของสมองระหว่างมีอาการลมบ้าหมู “หลอดสอดทรงบอลลูนเป็นเครื่องที่สามารถเป็นต้นแบบให้กับพื้นผิวของสมองที่ซับซ้อนและนำอิเล็กโทรนิคที่ผลิตจากซิลิคอนให้ไปสัมผัสโดยตรงกับเนื้อเยื่อนั้นๆ ได้โดยตรง” Litt กล่าว
อ้างอิง

[1] 1.  Kim D.-H. et al. Nature Materials advance online publication doi:10.1038/NMAT2971 (2011).

ที่มา: http://www.nature.com/news/2011/110307/full/news.2011.141.html

Top Sites about: Medical Illustration

Medical Illustration หรือ ภาพประกอบทางการแพทย์ คือ ภาพที่สร้างขึ้นมาเพื่อประกอบการอธิบาย หรือสื่อความหมายทางการแพทย์ ซึ่งถือได้ว่ามีประโยชน์อย่างมากในการอธิบายทำความเข้าใจกับกระบวนการต่างๆในร่างกายของมนุษย์ ภาพประกอบทางการแพทย์ ถูกสรรค์สร้างจากผู้เชี่ยวชาญที่ต้องอาศัยทั้งความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์ และความสามารถทางด้านศิลปะ ภาพประกอบทางการแพทย์ในปัจจุบันมีทั้งสื่อที่เป็นภาพที่ใช้สื่อดั้งเดิม กับแบบที่อยู่ในรูปแบบของดิจิตอล จะพบเห็นได้ทั่วไปในตำราเรียน วารสาร สื่อวีดีทัศน์ แอนนิเมชั่น บนเว็บไซต์ หรือเรียกได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของ Biocommunication
ปัจจุบันในมหาวิทยาลัยทั้งในและต่างประเทศมีการเปิดหลักสูตรสอน Medical Art เพื่อผลิตบุคคลกรทางด้านนี้โดยทั่วไป

ก่อนหน้านี้ เราเคยแนะนำ 6 เว็บไซต์ แสดงภาพร่างกายมนุษย์ สำหรับเรียน Anatomy ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มของ Medical illustration เช่นกัน ในโพสนี้เราจะแนะนำเว็บไซต์ที่รวมภาพประกอบทางแพทย์ ที่ไม่ได้แสดงเฉพาะภาพร่างกายของมนุษย์ แต่จะรวมถึงกระบวนการต่างๆภายในร่างกายด้วย เช่น ภาพตัดขวางของหลอดเลือด ภาพจำลองการปฏิสนธิ เป็นต้น ถ้ากำลังหาภาพดีๆ มีคุณภาพ ไว้ประกอบตำราหรือวารสาร ถือได้แหล่งเหล่านี้น่าจะตอบโจทย์นี้ได้ (ภาพมีลิขสิทธิ์ สามารถซื้อขายภายในเว็บไซต์ได้)

1. www.netterimages.com
   

   www.netterimages.com

   เว็บไซต์ได้แสดงภาพประกอบทางการแพทย์ไว้จำนวนมาก ซึ่งเน้นไปที่ภาพแสดงส่วนต่างๆของร่างกาย เป็นภาพสเก็ตด้วยมือ และรองรับการซื้อ-ขายภาพผ่านเว็บไซต์ โดยมี Elsevier เป็นผู้เผยแพร่

2. www.ami.org
   

   www.ami.org

   The Association of Medical Illustrators(AMI) เป็นหน่วยงานไม่แสวงผลกำไร ก่อตั้งมาตั้งแต่ คศ.1945 ส่งเสริมการใช้สื่อภาพในทางการแพทย์  มีสมาชิกเป็นผู้เชียวชาญอยู่กว่า 800 คน กระจายอยู่ 4 ทวีป มีผลงานอยู่ทั้งในเว็บไซต์ ตำราเรียน และสื่ออื่นๆทั่วไป ในเว็บไซต์มีผลงานสมาชิกอยู่มากมาย

3. catalog.nucleusinc.com
    
    

    

   

   http://catalog.nucleusinc.com

   Nucleus Medical Media มีภาพที่เป็นสื่อทางด้านการแพทย์มากกว่า 15,000 ชิ้น มีทั้งภาพนิ่ง ภาพเคลื่อนไหว 3 มิติ

4. www.doereport.com
   

   http://www.doereport.com

   Medical Legal Art เจ้าของเว็บไซต์ เป็นผู้ผลิตสื่อทางด้านสื่อทางด้านการแพทย์จำนวนมากทั้งภาพนิ่งภาพเคลื่อนไหว และภาพเคลื่อนไหวแบบ 3 มิติ นอกจากผลงานในเว็บไซต์นี้แล้ว สามารถดูผลงานเพิ่มเติมได้ที่ blog และ youtube

5. www.gcarlson.com
    
    

    

   

   http://www.gcarlson.com

   เว็บไซต์เป็นผลงานภาพประกอบทางการแพทย์ของ Gary Carlson ที่มีความสามารถสูงในการคิดภาพจากข้อมูลที่ยุ่งยาก ให้อยู่ในรูปที่เข้าใจได้ง่าย ผลงานเน้นไปที่ภาพนิ่งแบบ 3 มิติ มีสีสันสวยงาม

6. www.xvivo.net
    
    

    

   

   http://www.xvivo.net

   XVIVO studio ผลิตสื่อทางด้านการแพทย์ เน้นไปที่ภาพ 3 มิติ ทั้งภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหว ตัวอย่างผลงานของพวกเขาสวยงาม และน่าตื่นเต้น

7. www.georgiahealth.edu
    
    

    

   

   http://www.georgiahealth.edu/medart/

   เว็บไซต์ของ ภาควิชาภาพประกอบทางการแพทย์ มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์สุขภาพจอร์เจีย(Georgia Health Sciences University) มีภาพพร้อมคำอธิบายให้ชมจำนวนมาก ซึ่งเป็นผลงานของทั้งอาจารย์ผู้สอนและนักศึกษา

8. www.medi-mation.com
    
    

    

   

   http://www.medi-mation.com

   เว็บแสดงผลงานของ Media Mation ผลงานเป็นภาพนิ่ง ภาพเคลื่อนไหวแบบ 3 มิติ เน้นสีสันสวยงาม สะดุดตาน่าสนใจ

9. www.medillsb.com
    
    

    

   

   http://www.medillsb.com

   เป็นเว็บในเครื่อของ The Association of Medical Illustrators(AMI) ใช้ค้นหาภาพ สื่อต่างๆ จากหนังสือ และมีภาพผลงานตัวอย่างให้ดูมากมาย

10. www.medivisuals.com
     
    

    http://www.medivisuals.com

    เป็นอีกเว็บไซต์แสดงภาพเคลื่อนไหว ประกอบคำอธิบายได้อย่างเข้าใจได้ง่าย มีตัวอย่างผลงานให้ดูภายในเว็บไซต์

หวังว่าการรวบรวมเว็บไซต์ภาพประกอบทางแพทย์ในครั้งนี้จะเป็นประโยชน์กับผู้ใจทั่วไป และผู้ที่ต้องการหาภาพประกอบหนังสือ หรือผลงานตีพิมพ์ของตนเองไม่มากก็น้อย

งานวิจัยนี้จะให้ได้ภาพตามช่วงเวลาที่สนใจ ที่ตำแหน่งเดิม และไม่เป็นอันตรายต่อตำแหน่งที่เราสนใจ ซึ่งเป็นผลงานทีมวิจัย จากหน่วยกล้องจุลทรรศน์ ของมหาวิทยาลัยสเตนฟอร์ด ประเทศอเมริกา ซึ่งผลงานของทีมวิจัยได้รับการเผยแพร่ใน Nature Medicine

เทคโนโลยีนี้ได้อาศัยท่อแก้วเป็นตัวนำทาง ท่อแก้วนั้นความกว้างประมาณครึ่งหนึ่งของเมล็ดข้าว ถูกฝังลงในสมองส่วนลึกของหนู(anaesthetized mice) ไมโครออพติคอลที่เรียกว่า microendoscope จะถูกสอดลงไปตามท่อแก้วนั้นลงไป ทำให้นักวิจัยสามารถติดตามดูสมองในตำแหน่งเดิมซ้ำในช่วงสัปดาห์ หรือในรอบเดือนได้

New Technique to See Neurons of the Deep Brain

ภาพ a : ตำแหน่งของท่อแก้วนำทางที่ถูกฝังลงไปในสมองของหนู b: microendoscope probes หลายขนาด c: แผนภาพการทำงานของกล้อง การเดินทางของแสงผ่านไมโครออพติค

ทีมวิจัยจากสแตนฟอร์ดได้ยืนยันหลักการนี้ โดยติดตามการเจริญของเซลล์มะเร็งสมอง(glioma brain cancer cells) วีดีโอที่แสดงเป็นภาพแบบ 3 มิติ สร้างจาก 220 ภาพซ้อนกัน ในขนาดประมาณ 3 ไมโครเมตร แสดงการเจริญของเส้นเลือดในสมองส่วนไฮโปธาลามัสของหนู

ที่มา: nature , blogs.nature

human body website

ก่อนหน้านี้ได้นำเสนอ Google Body Browser เว็บไซต์ที่แสดง anatomy แบบ 3 มิติ นอกจากเว็บไซต์ดังกล่าวนี้ ยังมีเว็บอื่นๆที่แสดงสรีระของมนุษย์ ในลักษณะที่คล้ายกัน อีก 5 เว็บไซต์ที่อยากจะนำเสนอให้ได้ทดลองใช้งาน น่าจะเป็นประโยชน์กับผู้ที่กำลังศึกษาหาความรู้ รวมถึงนิสิตนักศึกษาทางด้านการแพทย์ที่จะได้มีแหล่งค้นคว้า และหาความรู้เพิ่มมากขึ้น

1. Google Body Browser
2. MEDtropolis
3. eSkeletons
4. DirectAnatomy
5. BBC Human Body and Mind
6. Artificial Anatomy

ข้อมูลจาก http://www.makeuseof.com