اپتیک تطبیقی(AO)[1] روشی است که به‌موجب آن اثر مخرب جو زمین بر تصاویر اجرام آسمانی در تلسکوپ‌های زمینی حذف می‌شود. نور رسیده از اجرام آسمانی با عبور از اغتشاشات جوی زمین آشفتگی و اعوجاج پیدا می‌کند و کیفیت و شفافیت تصویر را تحت تأثیر قرار می‌دهد. فن‌آوری اپتیک تطبیقی تغییر شکل طول‌موج رسیده از جرم آسمانی را از طریق تغییر شکل دادن به آینه‌ی تلسکوپ تصحیح می‌کند و باعث بهبود تصاویر آسمان می‌شود، در این روش معمولاً لیزر بسیار نیرومندی (تا حدودی شبیه نشانگر یا پوینتر) به آسمان نشانه می‌رود. انتهای مسیر این لیزر در جو زمین به‌صورت یک ستاره دیده می‌شود. اختلالات جوی منجر به تغییرات ظریفی در شکل ستارۀ مجازی شده و سیستم تنظیم فوکوس، کیفیت تصاویر را تنظیم و تصحیح می‌کند.

 فناوری جدید روش‌های محاسباتی، برای دیدن واضح‌تر سلول‌های مخروطی و میله‌ای که نور را در شبکیه چشم آشکار می‌کنند، استفاده می‌شود. طولی نکشید که چشم‌پزشکان توانستند به کمک ابزارهای محاسباتی تک‌سلول‌های واقع در شبکیه چشم بیمار را ببینند. این کار با استفاده از فناوری تصویربرداری توسط مهندسان دانشگاه ایلینوی[2]  ایجاد شد و توسعه پیدا کرد.

این‌گونه تصاویر دارای اطلاعات دقیق و جزئی از سلول‌ها، عروق خونی و اعصاب در شبکیه چشم می‌تواند پزشکان را قادر به تشخیص سریع و درمان بهتر برای چشم آسیب‌دیده و بیماری‌های عصب‌شناختی، سازد. این فن، اپتیک تطبیقی – روشی که ستاره‌شناسان برای اصلاح تصاویر تلسکوپی استفاده می‌کنند تا بتواند ستاره‌ها را با وضوح بیشتر با حذف چشمک زدنشان ببینند- برای ابزاری که شبکیه را اسکن می‌کند، به کار می‌برد. در این روش به‌جای استفاده از سخت‌افزار پیچیده تصحیحات لازم از طریق محاسبه انجام می‌شود. گروه ایلینوی باراهنمایی و هدایت پروفسور استفان بوپارت از این فن بهره برد. چشم تا حدودی  به خاطر  نوع تصویربرداری‌اش چالش‌برانگیز است و عضوی پیچیده در بدن است. دکتر بوپارت با بیان این مطلب می‌گوید: ساختارهای میکروسکوپی بسیاری وجود دارند که به‌سختی دیده می‌شوند. بسیاری از بیماری‌ها که قدرت بینایی را تحت تأثیر قرار می‌دهند از همین مقادیر کوچک آغاز می‌شوند، بنابراین توانایی دیدن این تغییرات بسیار کوچک اولیه به درمان سریع‌تر و بهتر منجر خواهد شد. تا پیش‌ازاین فن تصویربرداری متداول در چشم‌پزشکی ، مقطع‌نگاری همدوسی اپتیکی یاOCT  بود که برای تصویربرداری عمومی از چشم مفید است، اما نمی‌تواند روی سلول‌های حساس به نور در پوشش شبکیه که بینایی را ممکن می‌سازند متمرکز شود. همچنین تصاویر OCT اغلب به خاطر عیوب و تحرک ثابت چشم تار هستند.

اپتیک انطباقی محاسباتی، الگوریتم‌های پیچیده‌ای به‌منظور تصحیح اطلاعات  OCT برای انحراف و حرکت چشم ، وضوح‌بالا، تصاویر زمان واقعی که نشان‌دهندۀ  تک‌سلول‌ها و اعصاب هستند به کار می‌برد.

به گفتۀ پروفسور بوپارت: دستگاه‌های تطبیقی اپتیک بر پایۀ سخت‌افزار و برای نمایش تصاویر OCT گسترش داده‌شده‌اند که با نصب و  هدایت  عدسی‌‌ها، آینه‌های ریز  و نور لیزر همراه است، اما چنین دستگاه‌هایی بسیار گران‌قیمت و سنگین‌وزن هستند و به‌این‌علت برای استفادۀ بالینی کاربردی ندارند.

به هر ترتیب رویکرد محاسبات جدید می‌تواند برای دستگاه‌های OCT موجود باقابلیت بروز رسانی سخت‌افزاری دستگاه‌های قدیمی‌تر به‌منظور سازگاری بیشتر به‌کاربرده شود.همچنین سیستم اپتیک تطبیقی محاسباتی مزیتی قبل از نصب سخت‌افزار در آن دارد و آن داشتن این قابلیت است که برای ساختار چشمی منحصربه‌فرد برای بیمار و پزشک خود را مناسب کرده تا پزشکان بتوانند یک اسکن سریع انجام داده و روی بخش‌های مختلف چشم فوکوس کنند. فردریک ساوث از همکاران این طرح می‌گوید :این فن می‌تواند به چشم‌پزشکان اطلاعاتی بدهد که در حالت معمولی آن‌ها مجبور هستند از روی اندازه‌گیری‌های خودشان حدس بزنند. پزشکان نمی‌توانند مستقیماً به گیرندگان نور نگاه کنند این کار می‌تواند از طریق اپتیک تطبیقی محاسباتی در جهان واقعی برای تشخیص بیماری و پیگیری روش‌های درمانی قابل‌اجرا شود. پژوهشگران در ابتدا بر استفاده از اپتیک تطبیقی محاسباتی برای تشخیص دژنراسیون ماکولا وابسته به سن [3]که نوعی بیماری پیشرفته چشمی است و ام‌اس[4](MS) که یک بیماری تدریجی اعصاب است متمرکزشده‌اند. ازآنجایی‌که فیبرهای عصبی بالاترین لایه از شبکیه را شکیل می‌دهند، چشم می‌تواند پنجره‌ای بی‌نظیر به روی سلامت عصبی بیماران ام‌اس بگشاید.

محققان امیدوار هستند که تصاویر به‌دست‌آمده از گوشه و کنار کاربرد اپتیک تطبیقی محاسباتی بتواند چگونگی تغییرات شبکیه‌ را که با بیماری‌های سخت مرتبط است و همچنین پاسخگویی سلول‌ها و اعصاب را به روش درمانی روشن کنند.

دکتر بوپارت می‌گوید: چشم عضوی بسیار مهم در بدن  ما است زیرا ما از چشم  بیشتر از حواس دیگر خود استفاده می‌کنیم و فن بیان‌شده در این مقاله در ابتدا فناوری مورداستفاده توسط ستاره‌شناسان بود که اکنون ما می‌خواهیم آن را برای تصحیح نقایص و عیوب مادرزادی استفاده ‌کنیم تا به بیماران چشمی بیشتر و بهتر از قبل کمک کنیم.

مرجع:Nature Photonics