ইউএসসির নতুন এআই ইমপ্লান্ট দীর্ঘস্থায়ী ব্যথার জন্য ড্রাগ-মুক্ত ত্রাণের প্রতিশ্রুতি দেয়

বর্তমান ইমপ্লান্টেবল বৈদ্যুতিক উদ্দীপকগুলি মস্তিষ্কে পৌঁছানো থেকে ব্যথার সংকেতগুলিকে অবরুদ্ধ করতে মেরুদণ্ডের কর্ডকে উদ্দীপিত করে একটি বিকল্প প্রস্তাব করে। তবে এই ডিভাইসগুলি উচ্চ ব্যয়, আক্রমণাত্মক সার্জারি এবং ঘন ঘন ব্যাটারি প্রতিস্থাপনের প্রয়োজনীয়তার মতো ত্রুটিগুলি নিয়ে আসে। এখন, ইউসিএলএর জুন চেন গ্রুপের সহযোগিতায় ইউএসসি ভিটারবি’র আলফ্রেড ই ম্যান ডিপার্টমেন্ট অফ বায়োমেডিকাল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের গবেষকরা একটি বিপ্লবী সমাধান তৈরি করেছেন: একটি নমনীয় আল্ট্রাসাউন্ড-প্ররোচিত ওয়্যারলেস ইমপ্লান্টেবল (ইউআইডব্লিউআই) উদ্দীপনা স্পাইনের জন্য সুরক্ষিত এবং ব্যক্তিগতভাবে ব্যথার জন্য নকশাকৃত, স্ব-অ্যাডাপটিটিভ ব্যথার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

এই গ্রাউন্ডব্রেকিং ডিভাইস, বিস্তারিত প্রকৃতি ইলেকট্রনিক্সব্যথা থেরাপিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ লিপ ফরোয়ার্ড উপস্থাপন করে। যদিও বর্তমান মেরুদণ্ডের কর্ড স্টিমুলেটরগুলি অযৌক্তিক হতে পারে এবং ব্যাটারিগুলির জন্য শক্ত-ওয়্যার্ড হতে পারে, নতুন ডিভাইসটি চলাচলের সাথে বাঁকানো এবং মোচড়ানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং এটি ব্যাটারির প্রয়োজন ছাড়াই একটি পরিধানযোগ্য আল্ট্রাসাউন্ড ট্রান্সমিটার দ্বারা চালিত। এটি প্রতিটি রোগীর চিকিত্সা কাস্টমাইজ করতে মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদমকেও ব্যবহার করে। এই কাজের নেতৃত্বে ছিলেন জোহরাব এ। কাপ্রিয়েলিয়ান সহকর্মী ইঞ্জিনিয়ারিং কিফা ঝো, যিনি ইউএসসির কেক স্কুল অফ মেডিসিনে চক্ষুবিদ্যার অধ্যাপকও ছিলেন।

চাহিদার উপর ব্যথা ত্রাণ: ইমপ্লান্টেবল স্টিমুলেটর কীভাবে কাজ করে

এই উদ্ভাবনের কেন্দ্রবিন্দুতে এর ওয়্যারলেস বিদ্যুৎ সরবরাহ রয়েছে, ভারী ব্যাটারি এবং জটিল তারযুক্ত ইন্টারফেসগুলির প্রয়োজনীয়তা দূর করে যা প্রায়শই বারবার সার্জারি প্রয়োজন। ইউআইডব্লিউআই স্টিমুলেটর একটি বাহ্যিক, পরিধানযোগ্য আল্ট্রাসাউন্ড ট্রান্সমিটার (ডাব্লুএইচটি) থেকে তার শক্তি গ্রহণ করে। আল্ট্রাসাউন্ড গভীর-টিস্যু অনুপ্রবেশের জন্য একটি নিরাপদ, কার্যকর অ-আক্রমণাত্মক পদ্ধতি সরবরাহ করে। ডিভাইসটি যান্ত্রিক তরঙ্গগুলিকে পাইজোইলেক্ট্রিক এফেক্ট নামে পরিচিত একটি ঘটনার মাধ্যমে বৈদ্যুতিক সংকেতগুলিতে রূপান্তর করে। ইউআইডব্লিউআই স্টিমুলেটারের মূলটি হ’ল লিড জিরকোনেট টাইটানেট (পিজেডটি) থেকে তৈরি একটি মিনিয়েচারাইজড পাইজোইলেকট্রিক উপাদান, যা উদ্দীপনার জন্য প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক শক্তিতে আগত আল্ট্রাসাউন্ড শক্তি রূপান্তর করার জন্য একটি অত্যন্ত দক্ষ উপাদান।

ঝো বলেছিলেন, “এই ডিভাইসটিকে যা সত্যই আলাদা করে দেয় তা হ’ল ব্যথা পরিচালনার জন্য এর ওয়্যারলেস, স্মার্ট এবং স্ব-অভিযোজিত ক্ষমতা।” “আমরা বিশ্বাস করি এটি ফার্মাকোলজিকাল স্কিমগুলি এবং প্রচলিত বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা পদ্ধতির প্রতিস্থাপনের দুর্দান্ত সম্ভাবনা সরবরাহ করে, ব্যথা প্রশমিতকরণের জন্য ক্লিনিকাল প্রয়োজনের সাথে একত্রিত করে।”

পিএইচডি ঝো ল্যাব এবং নেতৃত্বাধীন লেখক ইউশুন (শান) জেং বলেছেন, ওয়্যারলেস স্মার্ট মিনিয়েচারাইজড স্টিমুলেটর আল্ট্রাসাউন্ড শক্তি ব্যবহার করে পর্যাপ্ত বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা তীব্রতা উত্পাদন করার ক্ষমতা রাখে, ফলে আরও ব্যক্তিগতকৃত, লক্ষ্যযুক্ত এবং স্থানীয় চিকিত্সা ঘটে।

জেং বলেছিলেন, “এই শক্তি-রূপান্তরকারী প্রকারটি গভীর উদ্দীপনার জন্য গুরুত্বপূর্ণ, কারণ আল্ট্রাসাউন্ড ক্লিনিকাল এবং চিকিত্সা ক্ষেত্রে একটি আক্রমণাত্মক এবং অত্যন্ত অনুপ্রবেশকারী শক্তি,” জেং বলেছিলেন। “ওয়্যারলেস আল্ট্রাসোনিক শক্তি স্থানান্তর এবং ক্লোজড-লুপ প্রতিক্রিয়া সিস্টেমটি উপকারের মাধ্যমে, এই ইউআইডব্লিউআই স্টিমুলেটরটি ভারী ইমপ্লান্টেড ব্যাটারিগুলির প্রয়োজনীয়তা সরিয়ে দেয় এবং রিয়েল-টাইম, সুনির্দিষ্টভাবে সামঞ্জস্যযোগ্য ব্যথা মড্যুলেশনের অনুমতি দেয়।”

“একটি ক্লিনিকাল দৃষ্টিকোণ থেকে, গভীর শিক্ষা-ভিত্তিক ব্যথা মূল্যায়নকে অন্তর্ভুক্ত করা গতিশীল ব্যাখ্যা এবং ওঠানামা করা ব্যথার অবস্থার প্রতিক্রিয়া সক্ষম করে, যা রোগী-নির্দিষ্ট পরিবর্তনশীলতার জন্য প্রয়োজনীয়।” জো ল্যাব পিএইচডি যুক্ত করেছেন। প্রার্থী চেন গং, এছাড়াও কাগজের একজন প্রধান লেখক।

ডিভাইস দ্বারা কাজ করে:

ব্যথা সনাক্তকরণ: সিস্টেমটি ক্রমাগত মস্তিষ্কের রেকর্ডিংগুলি পর্যবেক্ষণ করে, বিশেষত ইলেক্ট্রোয়েন্সফ্লোগ্রাম (ইইজি) সংকেতগুলি, যা রোগীর ব্যথার মাত্রা প্রতিফলিত করে। ব্যথার স্তরগুলি মূল্যায়নের জন্য এআইকে হারানো: একটি পরিশীলিত মেশিন লার্নিং মডেল, যা রেসনেট -18 নামে একটি নিউরাল নেটওয়ার্কের উপর ভিত্তি করে, এই মস্তিষ্কের সংকেতগুলি বিশ্লেষণ করে এবং ব্যথাটিকে তিনটি স্বতন্ত্র স্তরে শ্রেণিবদ্ধ করে: সামান্য ব্যথা, মাঝারি ব্যথা এবং চরম ব্যথা। এই এআই মডেল এই ব্যথা রাজ্যের মধ্যে পার্থক্য করার ক্ষেত্রে একটি 94.8% সামগ্রিক নির্ভুলতা গর্বিত করে। প্রয়োজন হিসাবে চিকিত্সা অভিযোজিত: একবার ব্যথার স্তর চিহ্নিত হয়ে গেলে, পরিধানযোগ্য আল্ট্রাসাউন্ড ট্রান্সমিটার স্বয়ংক্রিয়ভাবে এটি সংক্রমণকারী শাব্দ শক্তি সামঞ্জস্য করে। ইউআইডব্লিউআই উদ্দীপকটি তখন প্রচারিত শক্তিটি অনুধাবন করতে পারে এবং এটিকে মেরুদণ্ডের কর্ডকে উদ্দীপিত করে বৈদ্যুতিক তীব্রতায় রূপান্তর করতে পারে। এটি একটি বদ্ধ-লুপ সিস্টেম তৈরি করে যা রিয়েল-টাইম, ব্যক্তিগতকৃত ব্যথা পরিচালনা সরবরাহ করে। ইউআইডব্লিউআই স্টিমুলেটর নিজেই নমনীয়, বাঁকযোগ্য এবং মোচড়যোগ্য, মেরুদণ্ডের কর্ডে সর্বোত্তম স্থান নির্ধারণের অনুমতি দেয়। এটি মেরুদণ্ডের কর্ডকে যে বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা সরবরাহ করে তা ব্যথার সংবেদনকে কার্যকরভাবে দমন করে এমন সংকেতগুলিকে পুনরায় ভারসাম্য দিয়ে কাজ করে যা ব্যথা সংক্রমণ করে এবং বাধা দেয়।

ল্যাব দ্য ঝো ল্যাব টিমটিতে সাফল্য প্রমাণিত সাফল্যটি রডেন্ট মডেলগুলিতে ইউআইডাব্লুআই স্টিমুলেটর পরীক্ষা করেছে, ফলাফলগুলি ব্যথা পরিচালনার জন্য এর কার্যকারিতা প্রদর্শন করে।

গবেষকরা সফলভাবে যান্ত্রিক উদ্দীপনা (পিন প্রিকের মতো) এবং তীব্র তাপীয় উদ্দীপনা (ইনফ্রারেড হিট) উভয় দ্বারা সৃষ্ট দীর্ঘস্থায়ী নিউরোপ্যাথিক ব্যথা সফলভাবে মুক্তি দিয়েছেন।

ল্যাব পরীক্ষাগুলি দেখিয়েছে যে ইউআইডাব্লুআই উদ্দীপক থেকে চিকিত্সা ব্যথার সূচকগুলিতে উল্লেখযোগ্য হ্রাস ঘটায়। কোনও প্রাণী ব্যথা ত্রাণের সাথে পরিবেশের সাথে জড়িত কিনা তা মূল্যায়নের জন্য একটি পরীক্ষায়, ইঁদুররা চেম্বারের জন্য যেখানে ব্যথা পরিচালন ব্যবস্থা সক্রিয় হয়েছিল সেখানে একটি স্পষ্ট পছন্দ দেখিয়েছিল, ডিভাইসের কার্যকারিতাটি আরও নিশ্চিত করে।

ব্যক্তিগতকৃত ব্যথা ত্রাণের ভবিষ্যত

ইউআইডব্লিউআই উদ্দীপকের সফল বিকাশ এবং পরীক্ষা উন্নত ব্যথা পরিচালনার সন্ধানে একটি গুরুত্বপূর্ণ মুহূর্ত চিহ্নিত করে। ইমপ্লান্টের নমনীয় নকশা এবং পরিশীলিত এআই অ্যালগরিদমের সাথে এর সংহতকরণ একটি গতিশীল এবং ব্যক্তিগতকৃত চিকিত্সার পদ্ধতির প্রস্তাব দেয় যা দীর্ঘস্থায়ী ব্যথার ওঠানামা এবং অত্যন্ত স্বতন্ত্র প্রকৃতির সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে।

সামনের দিকে তাকিয়ে, ঝো এবং তার সহযোগীরা ডিভাইসের আরও উন্নত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আশা করছেন। ঝো বলেছিলেন যে ভবিষ্যতের নকশাগুলি আরও কম আক্রমণাত্মক ডিভাইস ইমপ্লান্টেশন সক্ষম করে – উদাহরণস্বরূপ, একটি সিরিঞ্জের সাহায্যে উপাদানগুলিকে আরও ক্ষুদ্রতর করতে পারে। পরিধানযোগ্য আল্ট্রাসাউন্ড ট্রান্সমিটারটি একটি অনিচ্ছাকৃত, মিনিয়েচারাইজড ডিভাইস বা এমনকি একটি পরিধানযোগ্য আল্ট্রাসাউন্ড অ্যারে প্যাচ হিসাবেও বিকশিত হতে পারে, সম্ভাব্যভাবে রিয়েল-টাইম মনিটরিং এবং লক্ষ্যযুক্ত উদ্দীপনার জন্য শক্তি সরবরাহের সাথে ইমেজিং ক্ষমতাগুলির সংমিশ্রণ করে। ভবিষ্যতের পুনরাবৃত্তিগুলি আরও শক্তিশালী ব্যক্তিগতকৃত ব্যথা পরিচালনার প্রস্তাব দিয়ে স্মার্টফোন সফ্টওয়্যার দ্বারাও নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।

ঝো বলেছিলেন যে ডিভাইসের উদ্দেশ্য ছিল দীর্ঘস্থায়ী ব্যথা পরিচালনার রূপান্তর করা, বর্তমান সমাধানগুলির সীমাবদ্ধতার বাইরে চলে যাওয়া সত্যিকারের ব্যক্তিগতকৃত, বুদ্ধিমান এবং ব্যথা ত্রাণের কার্যকর পথ সরবরাহ করার জন্য।

জেং বলেছিলেন, “আমাদের অনুসন্ধানগুলি ক্লিনিকাল এবং অনুবাদমূলক দীর্ঘস্থায়ী ব্যথা পরিচালনায় অতিস্বনক ইমপ্লান্টেবল ইলেকট্রনিক্সের সম্ভাব্যতা তুলে ধরে।”