تطوير جهاز لاسلكي يتمكّن من رصد أماكن الأورام الخبيثة داخل الجسم

طور باحثون أميركيون في مختبر الكومبيوتر والذكاء الصناعي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، جهازًا لا سلكيًا يمكنه رصد مواقع الأورام الخبيثة داخل جسم الإنسان، من خارج الجسم، فيما طور زملاؤهم في مختبر وسائط العلام في المعهد نظمًا تمكنت للمرة الأولى من تأمين الاتصالات بين الأجهزة القابعة تحت الماء والأجهزة الموجودة على سطح الأرض.

- "جي بي إس داخلي"

وقالت دينا قتابي البروفسورة في علوم الكومبيوتر إن فريقها نجح في تصميم جهاز راصد للأورام يرسل الموجات إلى الجسم ثم يستقبل الموجات المنعكسة عنها. ووصفت الجهاز بأنه "جهاز جي بي إس للجسم". وتحدد أجهزة "جي بي إس" في العادة المواقع الجغرافية في أي بقعة في العالم استنادًا إلى إشارات الأقمار الاصطناعية.

ويمكن للجهاز المسمى "ريميكس" الذي يعمل من دون أي تدخل خارجي في الجسم ويصنع بكلفة قليلة، رصد أي شيء مزروع داخل أنسجة الجسم أو أي جسم تم ابتلاعه، اعتمادًا على موجاته المرسلة والمنعكسة، وتحديد موقعه بدقة يتراوح الخطأ فيها سنتيمترًا واحدًا .

وقام الفريق البحثي بزرع أشياء معلّمة - أي علامات - اعتبرت نماذج لأورام خبيثة، داخل أنسجة حيوانات اختبار، وإجراء مراقبة دقيقة لها. ثم وجهت إشارات من الجهاز اللاسلكي. وتمت مراجعة الموجات المنعكسة عن الأشياء المعلمة وفحصها من قبل خوارزمية - وهي برنامج كومبيوتري ذو منهج - نجحت في تحديد موقعها.

وقالت قتابي في بيان صحافي أصدره المعهد "من المهم ملاحظة أن العلامات المزروعة لم تكن بحاجة إلى إرسال أي إشارات أي أنها لا تحتاج إلى طاقة خارجية، لأنها عكست الإشارات الواردة من الجهاز الخارجي، ولذلك فلا توجد حاجة لوضع بطارية في الجسم".

ووظف الباحثون نظمًا إضافية لترشيح الإشارات المنعكسة عن الجلد أو الأنسجة المحيطة بالعلامات، الأمر الذي أدى إلى زيادة دقة الرصد. وأوضح الباحثون أنه يمكن توظيف الجهاز الجديد في العيادات لدقته العالية. إلا أنهم قالوا "إذا أردنا استخدام الجهاز على مرضى السرطان في يوم ما، فعلينا أن نتوصل إلى وضع نموذج أفضل لهيكل وبنية جسم المريض بالسرطان".

- تحدي الماء والهواء

و قال فاضل أديب الأستاذ المساعد في مختبر وسائط الإعلام في المعهد إن فريقه نجح في اختراق الفاصل بين الماء والهواء الذي ظل يشكّل تحديًا أمام الاتصالات اللاسلكية بين الأجهزة تحت المائية والأجهزة الهوائية.

ولا يمكن حاليًا للأجهزة تحت المائية نقل بياناتها إلى الأجهزة الهوائية على الأرض لأن كلًا من تلك الأجهزة تستخدم ترددات مختلفة للموجات - إما للماء وإما للهواء. وتضمحل الموجات الراديوية عادة بسرعة داخل الماء بينما تنعكس الموجات الصوتية المرسلة تحت الماء، عن سطحه ولا تنفذ إلى الهواء.

وأشار الباحثون أنهم توصلّوا إلى حل المشكلة بنظام جديد يحتوي على جهاز إرسال تحت مائي يوجّه إشارات صوتية إلى سطح الماء مسببا حدوث اهتزازات صغيرة تتوافق مع النظام الثنائي للعدّ المستخدم في التقنيات الرقمية أي 1 و0. وقال أديب: إن النظام الجديد يسمى نظام "الاتصالات بالترددات الراديوية - الصوتية المتعدية". ولا يزال في مرحلة التطوير.

ويمكن للغواصات ونظم الغطس العلمية توظيف النظام في الأعماق بدلًا من الصعود إلى سطح الماء لإرسال البيانات. ويصمم النظام الجديد بجهاز إرسال موجات صوتية عبر سماعات تحت الماء. وتنطلق تلك الموجات بترددات مختلفة وفقًا لكل مجموعة من البيانات. وجاء على سبيل المثال فإن إرسال حزمة الرقم 0 يكون بتردد 100 هرتز بينما يكون إرسال حزمة البيانات 1 على تردد 200 هرتز.ويوضع على سطح الأرض رادار ذو ترددات عالية جدًا يرسل إشارات بموجات طولها عدة مليمترات الطول بترددات بين 30 إلى 300 غيغاهرتز. وعندما يرسل إشاراته إلى سطح الماء فإنها تنعكس عن أجزاء السطح المهتزة تلك، وبذلك يمكن تحديد الحزمة المرسلة من تحت الماء.