يقول البروفيسور أبراهام كاتسير: "إن مجموعتنا هي واحدة من المجموعات القليلة في العالم التي تعرف كيفية تطوير وإنتاج ألياف بصرية خاصة، والتي، على عكس الألياف الزجاجية العادية، قادرة على نقل الضوء غير المرئي في نطاق الأشعة تحت الحمراء".
إن التقنية التي يستخدمها الأطباء لدمج الأنسجة - أثناء الجراحة أو بعد الإصابة - لم تتغير في جوهرها منذ آلاف السنين. عادة ما يقوم الجراح الحديث، مثل أسلافه عبر الأجيال، بخياطة الشق بالخيط والإبرة؛ والنتيجة - جودة الخيط والندبة التي تخلفها - تعتمد على مهارة الطبيب وخبرته.
الآن يقترح باحثون من جامعة تل أبيب طريقة جديدة تسمح للجراح بتحقيق نتيجة ممتازة: دمج قطع الأنسجة بدون غرز، باستخدام شعاع الليزر. يقول البروفيسور أبراهام كاتسير، رئيس مجموعة الفيزياء التطبيقية في كلية الفيزياء وعلم الفلك: "إن الفكرة الأساسية المتمثلة في دمج المقاطع عن طريق التسخين بشعاع الليزر ليست جديدة، فقد ظهرت لأول مرة في الستينيات". . "على مر السنين، كانت هناك محاولات عديدة لإجراء الاندماج بهذه الطريقة، ولكن معظمها لم يسير على ما يرام. نعتقد أننا وجدنا المفتاح للتنفيذ الناجح: التحكم الصارم في درجة حرارة المنطقة التي يتم تسخينها بواسطة شعاع الليزر أثناء دمج الأنسجة."
في دراسة حديثة، بالتعاون مع الدكتور ديفيد فيرسانو من مركز تل أبيب الطبي (مستشفى إيخيلوف) والدكتورة إيرينا بركات من مركز شيبا الطبي - وكلاهما يشغلان مناصب عليا في كلية الطب بجامعة تل أبيب، تم استخدام طريقة مبتكرة لزرع القرنيات في عيون مأخوذة من الحيوانات بعد وفاتها. تم نشر البحث مؤخرًا في مجلة Proceedings of SPIE.
وفي ظل الإمكانيات الكبيرة للطريقة الجديدة لدمج الأنسجة، أعدت وكالة رويترز (أكبر وكالة أنباء في العالم) مقالا عن الموضوع، تم بثه في أكثر من مائة وأربعين دولة، ولاقى اهتماما كبيرا.
مثل البيضة المسلوقة
يقول البروفيسور كاتسير: "لقد كنا ندعي منذ فترة طويلة أن سبب الفشل في دمج الأنسجة باستخدام الليزر يكمن في درجة الحرارة التي يتم تسخين الشق إليها أثناء العملية". "وبهذا المعنى، فإن اندماج الأنسجة يشبه تسخين البيضة: إذا قمت بتسخينها إلى 20 درجة، فلن يحدث لها شيء؛ عند درجة حرارة 70 درجة، سوف تتحول إلى بيضة صلبة؛ وعند 200 درجة ستحصل على بيضة محترقة.
وبالتالي فإن درجة الحرارة الدقيقة هي عامل حاسم في الإجراء بأكمله، ولكن حتى اليوم، في معظم الدراسات التي تتناول دمج الليزر، لم يتم قياس درجة الحرارة على الإطلاق، ولم يتم أخذها في الاعتبار. لقد افترضنا أن درجة الحرارة الأكثر ملاءمة، والتي من شأنها أن تسمح للأنسجة بالترابط على النحو الأمثل، هي 65 درجة مئوية - تمامًا مثل طهي بيضة مسلوقة."
وبناءً على هذه الفرضية، سعى الباحثون إلى تطوير تقنية تسمح للطبيب بقياس درجة حرارة الأنسجة والتحكم فيها طوال عملية الدمج. ولتحقيق هذه الغاية، استخدموا الخبرة الفريدة لمجموعتهم: إنتاج الألياف الضوئية القادرة على نقل ضوء الأشعة تحت الحمراء.
نظام دمج يعتمد على الليزر واثنين من الألياف الضوئية
يقول البروفيسور كاتسير: "إن مجموعتنا هي واحدة من المجموعات القليلة في العالم التي تعرف كيفية تطوير وإنتاج ألياف بصرية خاصة، والتي، على عكس الألياف الزجاجية العادية، قادرة على نقل الضوء غير المرئي في نطاق الأشعة تحت الحمراء". "إن مثل هذه الألياف، المصنوعة من بلورات هاليد الفضة (نفس المادة المستخدمة في أفلام التصوير الفوتوغرافي قديماً)، غير سامة وغير قابلة للذوبان في الماء، وهناك موافقة على استخدامها في الطب. وقد تم اختبارها حتى الآن من قبلنا في مختلف الأنظمة الطبية، مثل أجهزة الليزر لقطع الأنسجة أثناء الجراحة، ومقاييس الحرارة السريعة التي تقيس درجة حرارة الجسم في الأذن.
قبل بضع سنوات، طور الباحثون في جامعة تل أبيب تقنية جديدة لدمج الأنسجة، والتي اعتمدت على معرفتهم الفريدة، وقاموا بدمج اثنين من الألياف الضوئية من نوع خاص: أحدهما من الألياف الضوئية ينقل إشعاع الليزر الذي يسخن نقطة على الأنسجة المقصودة للانصهار. تم استخدام ليف ثانٍ، مجاور للليف الأول، لقياس درجة حرارة تلك النقطة؛ ومكنت دائرة التحكم من الحفاظ على درجة حرارة مثالية تبلغ 65 درجة عند نقطة الانصهار. تم ربط حواف القطع ببعضها البعض، وتم تسخين النقاط الموجودة على طولها واحدة تلو الأخرى حتى الانصهار الكامل. وبهذه الطريقة تم الحصول على اندماج قوي، وفي نفس الوقت لم يحدث أي ضرر حراري لمنطقة القطع.
تم اختبار هذا النظام في ذلك الوقت في المختبر - أولاً على الأنسجة الميتة ثم على الخنازير الحية. ومن بين أمور أخرى، تم الحصول على نتائج واعدة في دمج الجروح في الجلد: حيث تلتحم الجروح بقوة دون أن تترك ندبات تقريبًا. بعد النجاح، وافقت وزارة الصحة أيضًا على إجراء تجارب على البشر، في مستشفى عيمك في العفولة، وتم تعبئة جراحين، البروفيسور دورون كوبلمان والدكتور ديفيد سمحون، للقيام بهذه المهمة: استخدموا التقنية لدمج الشقوق المتبقية في جلد البطن بعد العمليات الجراحية بالمنظار لإزالة المرارة. مرة أخرى، أنتجت هذه الطريقة اندماجات جميلة مع الحد الأدنى من الندبات.
الابتكار التكنولوجي: وظيفتان في ألياف واحدة
ولتحسين طريقتهم، طور الباحثون ابتكارًا آخر: حيث قاموا بدمج الوظيفتين - تسخين الأنسجة وقياس درجة الحرارة - في ليف ضوئي واحد. "عندما يكون هناك ليف واحد فقط، فإن حركات يد الجراح لا تؤثر على القياسات، وتزداد نسبة النجاح بشكل كبير"، يوضح البروفيسور كاتسير. قام جراحا العيون الخبيران، الدكتور ديفيد فارسانو والدكتورة إيرينا بركات، باختبار التكنولوجيا المحسنة في المختبر، على عيون مأخوذة من الأبقار والخنازير بعد وفاتها. وقاموا بإزالة جزء من القرنية، وأعادوها إلى مكانها باستخدام النظام المبتكر، ومن ثم حقنوا الماء في العين وخلقوا ضغطا أكبر 3 مرات من الضغط الطبيعي داخلها. النتائج: القرنيات المزروعة أظهرت ثباتاً كبيراً ولم تنفصل عن مكانها، ولم يتسرب الماء من خط الدمج. وبصرف النظر عن ذلك، لم يلاحظ أي ضرر حراري للقرنية في هذه الحالة أيضًا.
يقول البروفيسور كاتسير: "نحن الآن ننتظر الموافقة على إجراء عمليات زرع القرنية في الخنازير الحية، وفي وقت لاحق أيضًا في البشر". "في الطريقة المقبولة حاليًا، يقوم الجراح بربط القرنية المزروعة في مكانها باستخدام غرز في كل مكان - وهي حرفة تتطلب مهارة ودقة كبيرة. عندما لا تكون الغرز متناظرة تمامًا، يمكن أن تتأثر رؤية المريض، ويمكن أن تسبب الغرز الخشنة الألم بمرور الوقت. ونحن نعتقد أن تقنيتنا الجديدة ستسمح للأطباء الأقل خبرة بإجراء عمليات زرع القرنية بدقة ونجاح."
ويتوقع الباحثون في المستقبل العديد من الاستخدامات للتكنولوجيا الجديدة التي تعتمد على ألياف بصرية واحدة، بما في ذلك: دمج الأنسجة في الدماغ والأعضاء الداخلية، والجراحة المجهرية للأوعية الدموية الصغيرة، والعمليات الجراحية داخل الجسم باستخدام الأنظمة الروبوتية، والطوارئ الطب والعمليات الجراحية في ساحة المعركة، والجراحات التجميلية، وجراحات الأنف والأذن والحنجرة لدى الأطفال الصغار والمزيد. "في الواقع، في أي مكان في الجسم يتم فيه إجراء الجراحة، سيكون من الممكن تحقيق اندماج أفضل بهذه الطريقة، بدون غرز، وبأقل قدر من الندبات"، يختتم البروفيسور كاتسير.
