Cells

'Cymascop' [je prvi znanstveni uređaj koji omogućuje vizualnu sliku zvuka i vibracije, op. prev.] fotografije "melodije" zdrave stanice (lijevo) i kancerogene (desno).
Nova metoda za poboljšanje operacije raka i rano otkrivanje raka

Studija objavljena u časopisu Water opisuje novu metodu za uspoređivanje zvukova stanica raka i zdravih stanica. Metoda može dovesti do razvoja operativnog postupka za uklanjanje tumora, uz pomoć umjetne inteligencije. Ova vrsta tehnologije također obećava mogućnost ranog otkrivanja raka.

Stanica koja pjeva

Otkriće da stanice stvaraju zvuk, kao obilježje njihove prirodne metaboličke funkcije, otkrio je profesor James Gimzewski s UCLA, 2002. godine. Koristeći Atomic Force mikroskop, on i njegov kolega, dr. Andrew Pelling, prvi put su mogli slušati zvukove stanica i, začudo, otkrili su da se zvukovi nalaze u čujnom rasponu. Drugim riječima, kada bi naše uši bile dovoljno osjetljive, mogli bismo čuti zvukove vlastitih stanica. (Možda je sreća da to ne možemo.) Profesor Gimzewski nazvao je njihov novi pristup staničnoj biologiji "sonocitologijom", kombinirajući "sono" (zvuk) s "citologijom"(proučavanje stanica). U članku dr. Pellinga "Stanica koja pjeva" [1] on objašnjava, "Promatranje stanica u različitim situacijama, [na primjer] stanice pod stresom, stvaraju različite zvukove. U stvari, stanje stanice, je li zdrava ili kancerogena, može se razlikovati po slušanju njenog zvuka. U budućnosti se nadamo da ćemo istraživanje u sonocitologiji dovesti do točke kad se ono može integrirati u medicinske discipline poput istraživanja raka. Slušanje stanica omogućilo bi brzu dijagnozu raka bez uporabe lijekova ili operacija. Sonocitologija također može omogućiti otkrivanje raka prije nego što se tumor formira."

Međutim, Atomic Force mikroskop [2] tehnički je zahtjevan, zahtijeva akustički izoliranu sobu i brojne druge zahtjevne mjere opreza, što ga čini manje atraktivnim od ostalih metoda slušanja zvukova u stanici. U studiji (vidi referencu ispod teksta) profesora Sungchul Ji i Beum Parka sa Sveučilišta Rutgers i Johna Stuart Reida sa CymaScope.com, istraživači su radili sa zvukovima iz stanica koji su izvedeni iz Raman spektroskopije [3]. Ime je dobila po svom izumitelju, indijskom fizičaru, C.V. Raman [4]. To je metoda u kojoj laserska sonda ne udara u jednu ćeliju, već obično u tisuće, a svjetlost se modulira pokretima bezbroj staničnih membrana. Činjenica da mnoge stanice utječu na lasersku zraku znači da Raman sustav pruža pristupačnu metodu detekcije zvuka u stanici. Kada se lasersko svjetlo odbija od uzorka tkiva, ono nosi sa sobom sitne fluktuacije koje prikuplja elektronski detektor i istovremeno ih čuje računalo, pa se na ovaj način zvukovi ćelije čuju kao dijagnostički alat.

Dr. Ryan Stables [5] sa sveučilišta Birmingham iz Velike Britanije, je dostavio za studiju zvukove stanica karcinoma i zdravih stanica iz moždanog tkiva koje potiču iz Ramana. Neurokirurzi se suočavaju sa značajnim izazovom u uklanjanju tumora iz moždanog tkiva, jer je margine karcinoma često teško odrediti. Uređaj koji bi mogao pomoći kirurgu da precizno identificira granice tumora bio bi vrlo koristan. U radu objavljenom u časopisu Water, pod naslovom, "Imaging Cancer and Healthy Cell Sounds in Water by CymaScope", nakon čega je uslijedila kvantitativna analiza prema klasifikaciji Planck-Shannon" https://dx.doi.org/10.14294/WATER.2019.6 prvi su koraci u diskusiji o stvaranju sustava u stvarnom vremenu na temelju vizualnih podataka koje pruža digitalni CymaScope6, nova vrsta instrumenata koji koristi tehnologiju cymatic (vidljivi zvuk). Zvuk se utiskuje u medicinsku vodu, poput otiska prsta na staklu, ostavljajući vizualni potpis zvuka. Naslovna slika prikazuje tipičnu simaskopsku sliku zdrave stanice pored slike karcinoma, otkrivajući da kakofonski zvukovi stanica raka obično stvaraju iskrivljene, ružne slike, dok harmonični zvukovi zdravih stanica stvaraju simetrične, lijepe slike.

Digital CymaScope

Digitalni CymaScope u prvom planu s obradom signala gore desno

U sustavu predloženom u radu i objavljenom u časopisu Water, signali koji potječu iz ramanske laserske sonde, tijekom postupka operacije mozga, pružali bi zvučne signale digitalnom CymaScopeu, čineći ih vidljivim. Vizualne slike će se kirurgu prikazati preko posebno prilagođenih naočala s video prikazom, uvećanim digitalnim brojem izvedenim u stvarnom vremenu pomoću softverskih izračuna koji se pojavljuju u naočalama. Broj bi se generirao korištenjem matematičke formule profesora Jija, opisane u radu, koja bi analizirala slike, određujući na taj način kirurgovu odluku gdje napraviti rez.
Surgeon

Kirurg koji radi s posebno prilagođenim naočalama s video prikazom

Dodatno, kao potpora kirurzima, još jedna važna potencijalna upotreba proizlazi iz ove metode razlikovanja stanica raka i zdravih stanica: rano otkrivanje raka. Trenutno mikroskopsko proučavanje bolesnog tkiva i dijagnoza karcinoma i drugih bolesti zahtijeva histopatološki pregled uzoraka tkiva. Samo licencirani histopatolozi [7] mogu postavljati dijagnozu na osnovu uzorka tkiva pacijenta, ali premalo je licenciranih histologa u praksi, što može uzrokovati kašnjenje u dijagnozi pacijenta. Ako se histopatologija može automatizirati, to bi omogućilo iskusnom tehničaru da očita i otkrije je li određeni uzorak prekancerogen, kancerogen ili zdrav, a liječenje bi se moglo brže propisati ili dati dobre vijesti pacijentu.

Upotreba zvuka u medicinskim modalitetima raste svake godine [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], kako za terapijske, tako i za dijagnostičke primjene, a ovaj pristup bez lijekova dobiva dobrodošlu podršku kod mnogih liječnika i u bolnicama u cijelom svijetu. U skladu s naslovom ovog članka, "harmonija postaje kakofonija kada zdrave stanice postanu kancerogene", zvuk ima veliku budućnost u medicini, stvari koji bi svi trebali čuti.

Reference

1. https://www.darksideofcell.info/about.html

2. https://www.nanoscience.com/techniques/atomic-force-microscopy/

3. https://www.renishaw.com/en/a-basic-overview-of-raman-spectroscopy--25805

4. https://www.nanophoton.net/raman-spectroscopy/lessons/lesson-4

5. https://www.bcu.ac.uk/digital-technology/about-us/our-expertise/our-staff/ryan-stables

6. https://www.cymascope.com/cymascope.html

7. https://www.healthcareers.nhs.uk/explore-roles/doctors/roles-doctors/pathology/histopathology-doctor

8. https://www.cymatechnologies.com

9. https://www.medsonix.com

10. https://www.kktspine.com

11. https://www.uclahealth.org/urology/prostate-cancer/hifu

12. https://fusfoundation.org/diseases-and-conditions/overview

13. Terapeutski ultrazvuk kod lezija mekih tkiva. https://doi.org/10.1093/rheumatology/40.12.1331

14. https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/ultrasound/about/pac-20395177

John Stuart Reid engleski je istraživač akustične fizike i izumitelj CymaScope-a, instrumenta koji čini zvuk vidljivim. Više od 40 godina proučavao je svijet zvuka i jedan je od samo dvojice ljudi koji su proveli akustičnu studiju Velike piramide. Njegovi primarni interesi su razvijanje simatike u novu znanost o vidljivom zvuku i razvoj aplikacija za CymaScope, uključujući i aplikaciju CymaScope, koja u glasnom ili glazbenom obliku otkriva energetske uzorke u stvarnom vremenu. Napisao je prvo poglavlje, "The Mereon Matrix", u kojemu je pristupio simatici iz znanstvene perspektive, koju je objavio Elsevier. Bavio se pionirskim istraživanjima dešifriranja jezika dupina i napisao je članak s SpeakDolphin.com pod nazivom "A Phenomenon Discovered while Imaging Dolphin Echolocation Sounds" u časopisu Journal of Marine Science. Predaje na konferencijama u Europi i SAD-u.