أخبار التكنولوجيا

تُحدث شاشة GaN Microdisplay ثورة في جراحة الأعصاب



تم تصميم جهاز جديد يعتمد على نيتريد الغاليوم المزروع على ركيزة QST الخاصة بـ Qromis لتزويد جراحي الأعصاب ببيانات مهمة أثناء العملية الجراحية لتحسين عملية اتخاذ القرار. يجمع الفيلم الرقيق المتقدم بين شبكة القطب الكهربائي والثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) لإظهار وتتبع نشاط الدماغ في الوقت الفعلي أثناء الجراحة. وهذا مهم جدًا للتأكد من إزالة عيوب الدماغ مثل الأورام وأنسجة الصرع بأمان.

تم تصميم الجهاز وبنائه بواسطة مهندسين وأطباء من مستشفى ماساتشوستس العام وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو. ترأس المجموعة شادي دايه، وهو أستاذ في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، وهو أيضًا المؤلف المقابل للدراسة. تم تفصيل النتائج التي توصلت إليها المجموعة في عدد أبريل من مجلة Science Translational Medicine Journal.

شاشة عرض صغيرة مرنة

لا يزال رسم خرائط الدماغ أثناء العملية الجراحية يمثل تحديًا كبيرًا في جراحة الأعصاب. التقنيات الحالية، التي غالبًا ما تتضمن فرقًا ومعدات منفصلة، ​​تحد من التصور في الوقت الفعلي لمناطق الدماغ الوظيفية. وهذا يستلزم استخدام هوامش استئصال كبيرة، مما قد يؤدي إلى التضحية بالأنسجة السليمة والإضرار بنتائج المرضى.

تقدم هذه الدراسة شاشة عرض صغيرة جديدة مصممة لمعالجة هذه القيود. يتكون الجهاز من طبقة رقيقة تحتوي على شبكة أقطاب نانوية من البلاتين (PtNRGrid) لتسجيل النشاط العصبي عالي الدقة، إلى جانب مجموعة من مصابيح GaN LED للتصور في الوقت الفعلي.

توفر الشاشة الصغيرة العديد من المزايا الرئيسية مقارنة بالطرق الحالية:

  • دقة محسنة: يتيح التصور الفوري للنشاط العصبي استهدافًا أكثر دقة للتدخلات الجراحية، مما يقلل من الضرر الذي يلحق بالأنسجة السليمة.
  • رسم خرائط وظيفية تفصيلية: تتيح إمكانات التسجيل عالية الدقة لـ PtNRGrid للجراحين التمييز بين مناطق الدماغ الحرجة وغير الحرجة، مما قد يقلل الحاجة إلى هوامش استئصال كبيرة.
  • إدارة الصرع: لا يستطيع الجهاز تتبع النشاط المستمر فحسب، بل يمكنه أيضًا تحديد بداية وانتشار نوبات الصرع، مما يسهل استراتيجيات التدخل المستهدفة.

الفوائد المحتملة

تحمل الشاشة الصغيرة وعدًا كبيرًا بتحسين نتائج المرضى في جراحات الدماغ المختلفة:

  • تقليل المخاطر الجراحية: تعمل دقة رسم الخرائط المحسنة على تقليل خطر إتلاف الأنسجة السليمة، مما يؤدي إلى أوقات تعافي أسرع ومضاعفات أقل.
  • تحسين النتائج الجراحية: من خلال توفير صورة أوضح لوظيفة الدماغ، يمكن أن تؤدي الشاشة الدقيقة إلى عمليات جراحية أكثر نجاحًا وتحسين نوعية الحياة للمرضى.
  • علاج الصرع المتقدم: يمكن أن تؤدي القدرة على تحديد مصدر النوبات إلى خيارات علاجية أكثر فعالية، مما قد يؤدي إلى السيطرة على النوبات.

التطورات التقنية

يشير تطوير الشاشة الصغيرة إلى تقدم كبير في التكنولوجيا. فهو يتضمن مصابيح GaN LED، المعروفة بسطوعها وكفاءتها الاستثنائيتين، مما يقلل من توليد الحرارة والتلف المحتمل للأنسجة مقارنة بالخيارات التقليدية. ويتميز الجهاز أيضًا بتقنية PtNRGrid، التي تتيح تسجيل النشاط العصبي بدقة عالية. تصميمه المرن يسمح له بالتوافق مع سطح الدماغ الملتوي، مما يجعله متعدد الاستخدامات لمختلف التطبيقات الجراحية. يعد هذا المزيج من الابتكارات بفوائد كبيرة في مجال التكنولوجيا الطبية.

ابتكر دايه وفريقه تقنية تستخدم GaN لإنشاء مصابيح LED عالية الكفاءة تظل باردة وآمنة لأنسجة المخ. لقد قاموا بزراعة هذه المادة على ركيزة مسطحة من Qromis، مما يسمح لهم بتضمين مصابيح LED في أفلام مرنة للوحة عرض قابلة للانحناء. يتم بعد ذلك تطبيق أحبار النقاط الكمومية باستخدام الطباعة النافثة للحبر لتحويل ضوء LED الأزرق إلى ألوان مختلفة، مما يساعد في تصور أكثر ثراءً للنشاط العصبي.

وفي مقابلة مع Power Electronics News، سلط فلاد أودنوبليودوف، المدير التنفيذي للتكنولوجيا والمؤسس المشارك لشركة Qromis، الضوء على أهمية هذه التكنولوجيا.

“بصفتنا QROMIS، يسعدنا جدًا أن نساهم في تقنية العرض المصغر الرائدة لتخطيط كهربية الدماغ (iEEG) من خلال رقائقنا الكمومية عالية الأداء ودرجة الإضاءة وقابلة للتطوير GaN-on-QST® LED مع آبار الكم من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) والتي خدمت كأساس لتصنيع مصفوفات μLED منخفضة التكلفة على هذه الرقاقات. لقد عملنا بشكل وثيق جدًا مع البروفيسور شادي دايه وفريقه في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو في هذه التكنولوجيا المتقدمة. وقال أودنوبليودوف: “نحن نؤمن بقوة أن شاشة iEEG الصغيرة لديها القدرة على تحسين رسم خرائط نشاط الدماغ لعلم الأعصاب الأساسي وكذلك ممارسات جراحة الأعصاب”.

وأضاف: “النتائج الناجحة في هذه الدراسة المتطورة تؤكد مرة أخرى صحة (1) مقياس الأداء، (2) نطاق التطبيق و(3) تمكين اقتصاديات الحجم لإلكترونيات الطاقة/الترددات اللاسلكية القائمة على GaN، ومصابيح μLED/شاشات العرض المتقدمة و” التطبيقات الناشئة الأخرى على منصة تصنيع الركيزة QST® سهلة الاستخدام ومنخفضة التكلفة وقابلة للتطوير من CMOS، أي إطلاق الإمكانات الكاملة لـ GaN بواسطة QST®. نظرًا لأننا نتفق تمامًا مع البروفيسور دايه، فهذه ليست المرة الأولى ولن تكون الأخيرة التي نقوم فيها بعمل رائد مع فريق جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، وكذلك مع شركائنا الآخرين في الصناعة / الأوساط الأكاديمية في QST® منصة.”

تتميز مصابيح microLED القائمة على GaN بأنها أكثر سطوعًا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة من مصابيح LED العضوية، مع رؤية استثنائية حتى في ظل الإضاءة الجراحية المكثفة. تقوم شاشات العرض الدقيقة، التي يبلغ سمكها عشرات الميكرونات، بالتقاط نشاط الدماغ بسرعات عالية عبر العديد من القنوات وتصوره في الوقت الفعلي أثناء العمليات الجراحية. يحتوي الجهاز، الذي يحتوي على ما يصل إلى 2048 مصباح LED، على إلكترونيات وبرمجيات لتحليل نشاط الدماغ مباشرة من سطحه.

الاتجاه المستقبلي

الأبحاث مستمرة لتعزيز قدرات شاشة العرض الصغيرة:

  • شاشات عرض عالية الدقة: يجري حاليًا تطوير شاشات عرض صغيرة ذات كثافة LED متزايدة، مما يوفر رسم خرائط أدق للدماغ.
  • تصميم قابل للطي: يجري استكشاف إنشاء شاشة عرض صغيرة قابلة للطي، مما يسمح للجراحين بالعمل في منطقة واحدة أثناء مراقبة منطقة أخرى.
  • الحد الأدنى من التداخل الكهربائي: يعالج فريق البحث مشكلة بسيطة تتعلق بالتداخل الكهربائي بين مصابيح LED وأقطاب التسجيل.

تعد الشاشة الدقيقة المرنة أداة ثورية لجراحة الدماغ. من خلال تقديم تصور في الوقت الحقيقي للنشاط العصبي، يتمتع الجهاز بالقدرة على تحسين الدقة الجراحية ونتائج المرضى بشكل كبير. مزيد من البحث والتطوير يبشر بتطورات أكبر في هذه التكنولوجيا التحويلية.

رابط صورة الغلاف

التدوينة GaN Microdisplay تُحدث ثورة في جراحة المخ والأعصاب ظهرت للمرة الأولى على Power Electronics News.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *