گفتگو با جناب آقای دکتر محمد عبدالاحد ، عضو هیات علمی و استاد تمام گروه مهندسی برق - الکترونیک دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشکدگان فنی و رییس پژوهشکده الکتروتکنیک سرطان

موضوع:  انقلابی در تشخیص و درمان سرطان

 بخش ۱: مسیر علمی و دستاوردها

بخش ۲: فناوری‌ها و اختراعات

بخش ۳: نوآوری و تجاری‌سازی

بخش ۴: نقش اجتماعی و آینده پژوهی

• جناب آقای دکتر محمد عبدالاحد ، عضو هیات علمی و استاد تمام گروه مهندسی برق - الکترونیک دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشکدگان فنی و رییس پژوهشکده الکتروتکنیک سرطان

ضمن تشکر از مشارکت شما در تهیه بولتن داخلی پینوتک اداره کل سیاستگذاری فناوری و نوآوری معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه تهران ، لطفا با پاسخ به سوالات ذیل ما را درتهیه این بولتن خبری یاری دهید. 

بخش ۱: مسیر علمی و دستاوردها

1. لطفاً کمی درباره مسیر علمی خود و چگونگی ورود به حوزه‌ نانوالکترونیک پزشکی و تشخیص سرطان توضیح دهید.
2. چه راهکارهایی برای تجاری‌سازی اختراعات دانشگاهی و ایجاد زیست‌بوم نوآوری ارائه داده‌اید؟

با سلام و احترام، من نیز از شما و مجموعه بولتن پینوتک برای این دعوت سپاسگزارم مسیر علمی من پس از اخذ مدرک دکتری در سال ۲۰۱۳آغاز شد زمانی که به عنوان استاد در دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران مشغول به کار شده و آزمایشگاه نانو-بیو الکترونیک (NBEL) را برای انجام تحقیقات در زمینه الکترونیک سرطان تأسیس نمودم. به مدت دوازده سال همکاری با متخصصان رشته‌های مختلف پزشکی و مهندسی، بیش از ۱۰۰ مقاله در ژورنال‌های معتبری مانند:

  Nature Communications، Nano Energy، Cancer Medicine، International Journal of Surgery، Biosensors and Bioelectronics، Advanced Healthcare Materials و غیره منتشر نموده، و همچنین ۴۵ ثبت اختراع US Patent به ثبت رساندیم که ۲۱ مورد از آنها گرنت شده است. علاوه بر این، بر فارغ‌التحصیلی بیش از ۱۴ دانشجوی دکتری، ۱2 فلوشیپ جراحی سرطان و ۴۰ دانشجوی کارشناسی ارشد نظارت داشته‌ و ماحصل فعالیت های تحقیقاتی بنده در این حوزه چندین جایزه ملی و بین‌المللی، از جمله جایزه مصطفی در سال ۲۰۱۹ و جایزه محقق جوان IEEE در سال ۲۰۱۶ بوده است.

توسعه دستگاه‌های نوآورانه‌ای مانند CDP (دستگاه تشخیص مارجین های سرطانی)، ITDS (سیستم تشخیص تومور با استفاده از امپدانس‌سنجی)، PECT ( درمان با استفاده از بار الکترواستاتیک مثبت)،ELS  (دستگاه سنجش الکتریکی غدد لنفاوی)، EPA  (آنالیزور پاتولوژیکی الکتریکی بافت)، TN-IMS  (سیستم امپدانسی سنجش گره تیروئید) و EEMD (سیستم تشخیص الکتریکی توده در حین آندوسکوپی) از دیگر فعالیت های اینجانب می باشد. گروه تحقیقاتی ما همچنین روی دستگاه الکتروکموتراپی (ECT)  با پروب‌های پیشرفته کار می‌کند که برای نخستین بار توسط ما در سیستم درمانی کشور معرفی شده و پس از اخذ مجوزهای لازم در حال حاضر در حال خدمت رسانی به هم میهنان عزیزمان است. علاوه بر موارد ذکر شده در زمینه تحقیقات سرطان، در زمان همه‌گیری کرونا گروه ما موفق به ساخت دستگاه تشخیص التهابات ریوی (RDSS) گردید که پس از اخذ مجوزهای لازم از وزارت بهداشت برای غربالگری بیماران  مبتلا به COVID-19 مورد استفاده قرار گرفت.

لازم به ذکر است، بنده به عنوان محقق اصلی در ۲۱ پروژه تحقیقاتی خدمت کرده‌ام و آزمایش‌های بالینی متعددی را برای فناوری‌های توسعه‌یافته انجام داده‌ام.

از دیگر دستاوردهای مهم، تأسیس اولین پژوهشکده مشترک میان دانشگاه تهران و دانشگاه علوم پزشکی تهران با نام "پژوهشکده الکتروتکنیک سرطان " است که هدف آن استفاده از ظرفیت های مهندسی و پزشکی جهت تولید و بهبود فناوری های نوین پزشکی در جهت خدمت رسانی به مردم می باشد.

3. چه تجربه یا پروژه‌ای نقطه‌ عطف کار پژوهشی شما بوده است؟

ساخت سیستم تشخیص مارجین های سرطانی به صورت بلادرنگ در حین جراحی سرطان سینه که برای نخستین بار در دنیا صورت گرفت و پس از اخذ استانداردها و مجوزهای لازم به عنوان یک سیستم کاملا ایرانی وارد سیستم درمان بالینی کشور گردید به عنوان نمونه ای از نتایج درخشان همکاری های بین رشته‌ای مهندسی و پزشکی نقطه عطف کار پژوهشی من بوده است.

بخش2 :  فناوری‌ها و اختراعات

4. لطفا توضیح دهید سیستم تشخیص بلادرنگ  CDP چگونه کار می‌کند و چه مزایایی نسبت به روش‌های سنتی دارد؟

دستگاه CDP که برای اولین بار در جهان طراحی و ساخته شده (دارای 5 مقاله و 5 US Patent گرنت شده)، با شماره پروانه ساخت ۲۳۲۱۲۸۸۲ و مجوز وزارت بهداشت و با کد تعرفه ۱۰۰۷۴۷، به عنوان سیستم کمک جراحی در سرطان سینه معرفی شده و می تواند در مواردی که پاتولوژی Frozen وجود دارد، به عنوان مکمل و در مواردی که پاتولوژی Frozen وجود ندارد، به عنوان سیستم کمک جراح وارد عمل شود. اساس عملکرد دستگاه CDP بر پایه تشخیص مولکول های H₂O₂ آزاد شده (گونه های فعال اکسیژن: ROS) در حین متابولیسم سلول های سرطانی است. این سیستم در مد مارجین با دقت چند میلی متر هر ناحیه‌ی مارجین داخل بدن مشکوک به سرطان را در حین عمل با کمک یک سنسور سوزنی با کالیبراسیون پاتولوژی به جراح اعلام می‌نماید و دارای یک طبقه بندی تشخیصی بالینی متناسب بین نتایج پاتولوژیکی بافت های مورد آزمایش و پیک‌های پاسخ CDP، بر اساس طبقه بندی سیستم پاتولوژیLIN ، DIN  و FEL  (با توجه به آخرین اصلاحات گزارش شده توسط WHO) می‌باشد. نتایج تشخیصی دستگاه که براساس پاتولوژی کالیبره شده است، در عرض مدت ۱۵ ثانیه به صورت پاسخ منفی، مشکوک و مثبت برروی نمایشگر ظاهر می‌شود. در آزمون های بالینی متعددی که با CDP انجام شده، این تکنولوژی توانست در حدود ۳۰% از مارجین های آلوده به سرطان در بیماران را حتی با وجود Frozen section و پاتولوژی پرمننت تشخیص دهد که توسط روش پاتولوژی متداول تشخیص داده نشده بود که به نقش موثر CDP به عنوان ابزار کمک جراح در حین جراحی سرطان برای جلوگیری از عود لوکال اشاره دارد. لازم به ذکر است که میزان حساسیت و اختصاصیت دستگاه به ترتیب ۹۳% و ۹۱% می‌باشد و در حال حاضر، دستگاه CDP به عنوان یک سیستم کمک جراح در ۲۰ مرکز جراحی و بیمارستان های مطرح داخل کشور در حال استفاده است.

5. فناوری الکتروشیمی‌درمانی چگونه می‌تواند روند درمان سرطان را تغییر دهد؟

الکتروکموتراپی شامل اعمال پالس‌های الکتریکی در محل تومور اعم از سطحی و عمقی بدون جراحی یا حین جراحی تحت هدایت سونوگرافی و CT-Scan پس از تزریق داروی ضد سرطان با دوز بسیار کم است. با به‌ کارگیری تکنیک‌های الکتروکموتراپی این دستگاه به طور مؤثر تخریب تومور (به ویژه سرطان پوست سطحی و متاستازهای پوستی) را تسهیل می‌کند و همزمان ناحیه اطراف بستر تومور را از سلول‌های سرطانی پاک می‌کند. علاوه بر این، هرگونه مارجین آلوده یا مشکوک را هدف قرار داده و از بین می‌برد، که این امر اثربخشی کلی درمان را افزایش داده و به طور بالقوه نتایج درمانی بیماران را بهبود می‌بخشد. این روش برای بیمارانی موثر است که یا از سایر درمان های متداول شامل جراحی، رادیوتراپی و شیمی درمانی ناامید شده‌اند یا آنقدر دچار عوارض ناشی از درمان های مرسوم شده‌اند که دیگر قادر به ادامه‌ درمان نبوده و در عین حال از مشکلات تومور باقی مانده در بدن مانند خونریزی، عفونت و درد رنج می بردند. با نتایج مثبت حاصل از درمان الکتروکموتراپی در این مدت، به درمان کم هزینه، کم رفت و آمد، سهل الوصول، کم خطر، کم عارضه و پرسود در تومورهای پوستی که شایع‌ترین سرطان در کل دنیا هستند پرداخته شده و هم چنین درمان تومور های اولیه، عود یا متاستاز های ناشی از سرطان های دستگاه گوارش، پستان، سارکوم ها ممکن شده است.

بخش 3: نوآوری و تجاری‌سازی

6. در توسعه این فناوری‌ها با چه چالش‌های علمی و مهندسی روبه‌رو شدید و چگونه آن‌ها را حل کردید؟
7. نقش همکاری میان‌رشته‌ای بین مهندسی، پزشکی و فناوری اطلاعات در موفقیت پروژه‌های شما چه بوده است؟

با همکاری بیش از 8 ساله اساتید و محققان دانشگاه‌های تهران و دانشگاه علوم پزشکی تهران که منجر به تاسیس نخستین پژوهشکده مهندسی- بالینی مشترک میان این دو دانشگاه تحت عنوان "پژوهشکده الکتروتکنیک سرطان" در سال 1400 گردید و با یاری اساتید دانشگاه‌های علوم پزشکی شهید بهشتی و ایران و همچنین جهاد دانشگاهی، تیمی متخصص و منسجم گرد هم آمدند که نه تنها به موفقیت های چشمگیری در حوزه یافته های علمی از بیوالکترونیک سرطان، طراحی و ساخت محصولات بر پایه فناوری های نوین الکترونیک برای تشخیص و درمان سرطان رسید، بلکه موفق به کاربردی نمودن آن ها در حوزه بالین و استانداردسازی خدمت برخی از این فناوری‌ها در سیستم درمانی کشور گردید، که از جمله آن ها می توانم به پروب تشخیص مارجین های سرطانی (CDP) و سیستم الکتروکموتراپی حین جراحی و تحت هدایت آندوسکوپی (ECT) اشاره نمایم.

بخش 4: نقش اجتماعی و آینده پژوهی

8. انتظار دارید اختراعات و پژوهش‌های شما چه تأثیری بر جامعه و نظام سلامت ایران بگذارد؟

- کاهش خطا و بازجراحی در جراحی سرطان پستان : با به‌کارگیری سامانه (Real -time margin assessment) CDP  انتظار می‌رود نرخ مارجین‌های مثبت و بازگشت به اتاق عمل کاهش یابد و کیفیت جراحی‌ها ارتقاء پیدا کند. این امر به طور مستقیم بر رضایت بیمار، هزینه‌ها و زمان بستری اثر می‌گذارد.

• تسهیل دسترسی به درمان‌های پیشرفته و بومی: ورود الکتروکموتراپی (Electrochemotherapy) با OncoPore به مسیر درمان استاندارد کشور و درمان صدها بیمار تاکنون، الگویی برای جایگزینی یا تکمیل برخی روش‌های تهاجمی، کاهش هزینه واردات، و توسعه زنجیره ارزش تجهیزات پزشکی داخل کشور ایجاد می‌کند.
• توسعه زیرساخت پژوهش- درمان مشترک: با تأسیس پژوهشکده مشترک دانشگاه تهران و علوم پزشکی تهران، چرخه ایده تا بالین (bench-to-bedside) تسریع شده، و فرهنگ هم‌افزایی مهندسی-پزشکی، تربیت نیروی انسانی میان‌رشته‌ای و انجام کارآزمایی‌های بالینی نظام‌مند تقویت می‌شود.
• ارتقاء غربالگری و تصمیم‌گیری بالینی مبتنی بر داده: سامانه‌های امپدانس ‌سنجی و ابزارهای کمکی رادیولوژی (مانند ITDS) می‌توانند در تمایز توده‌های مشکوک، کاهش بیوپسی‌های غیرضروری و یکپارچه‌سازی داده‌ها با سامانه‌های بیمارستانی نقش‌آفرین باشند.
• بهبود عدالت سلامت و کاهش هزینه‌های نظام: تولید داخلی دستگاه‌ها، آموزش گسترده کاربران و استانداردسازی پروتکل‌های درمانی باعث کاهش هزینه‌ها و افزایش دسترسی در مراکز استان‌ها و بیمارستان‌های آموزشی خواهد شد.

9. چشم‌انداز شما برای فناوری‌های نوین تشخیص و درمان سرطان در ۵ تا ۱۰ سال آینده چیست؟

• یکپارچگی هوش مصنوعی-بیوالکتریک : همگرایی AI با سیگنال‌های امپدانس/الکتروشیمی برای تشخیص لحظه‌ای (Intraoperative AI guidance) و بهینه‌سازی الگوهای پالس در الکتروکموتراپی، با فیدبک بیولوژیک لحظه‌ای (Pulse feedback control) و همگام‌سازی با ECG (ECG sync) جهت افزایش ایمنی بافت‌های حیاتی.
• شخصی‌سازی درمان‌های الکتریکی و دارویی : تنظیم پارامترهای میدان/پالس بر مبنای ویژگی‌های تومور (impedance signature, metabolic profile) و استفاده هدفمند از داروهای دارای بار الکترواستاتیک (ECT + electrostatic targeting) برای افزایش اثربخشی و کاهش عوارض.
• استانداردسازی و مقیاس‌پذیری صنعتی : بلوغ استانداردها  (CE Class IIb, IMED, ISO 13485)، شناسایی خودکار الکترودها با RFID، و اتصال ایمن به سامانه‌های بیمارستانی (Interoperability) برای استفاده سراسری و قابل اتکا در شبکه درمان.
• ابزارهای کم‌تهاجمی برای حاشیه‌برداری دقیق : گسترش دستگاه‌های Real‑Time margin assessment در جراحی‌ها (پستان، تیروئید، کولورکتال) جهت کاهش تکرار جراحی و بهبود نتایج پاتولوژی.
• مارکرهای الکتروشیمی و «بیو‌الکترونیک پزشکی» : توسعه تست‌های خون مبتنی بر ROS/LDN و سایر مارکرهای عملکردی برای پیش‌آگاهی، مانیتورینگ پاسخ به درمان، و ترسیم نقشه خطر تومور به‌صورت پویا.
• شبکه آموزش و تکرارپذیری چندمرکزی : ایجاد بانک‌های داده چندمرکزی و پروتکل‌های آموزشی استاندارد برای جراحان، رادیولوژیست‌ها و پرستاران، با مستندسازی دقیق پارامترهای دستگاه و خروجی‌های بالینی جهت تضمین Reproducibility.

10. برای دانشجویان و پژوهشگران جوانی که می‌خواهند در زمینه نوآوری پزشکی فعالیت کنند چه توصیه‌ای دارید؟

مسئله‌محور و بالین‌محور باشید، از اتاق عمل و کلینیک شروع کنید. نیاز واقعی را با مشاهده، مصاحبه ساختارمند و داده‌های بالینی استخراج کنید و سپس راه‌حل مهندسی را طراحی کنید. پایه‌های علمی را عمیق کنید، تسلط بر فیزیک میدان‌ها و بافت (Bioelectromagnetics)، الکترونیک، سیگنال و ابزار دقیق، بیولوژی سلول‌های سرطانی و پاتوفیزیولوژی و همچنین بیواستاتیک/طراحی کارآزمایی بالینی. طراحی، ایمنی و رگولاتوری را جدی بگیرید: با اصول Design Control، مدیریت ریسک، الزامات CE/IMED/IEC60601 و اخلاق پژوهش آشنا باشید؛ مستندسازی کامل و آزمون‌های اعتبارسنجی و تکرارپذیری را از ابتدا در برنامه بگنجانید. شراکت‌های چندرشته‌ای بسازید، تیم ترکیبی پزشک-مهندس-متخصص داده-متخصص حقوق مالکیت فکری (IP) تشکیل دهید؛ فرایند ثبت اختراع، انتشار علمی و انتقال فناوری را موازی پیش ببرید. پروتوتایپ سریع، ارزیابی بالینی زودهنگام: نسخه‌های آزمایشی را زود بسازید، در مطالعات پایلوت با شاخص‌های مشخص (KPIs) مثل دقت تشخیص، کاهش زمان عمل، ایمنی بافت؛ رضایت بیمار و هزینه‌-اثربخشی را ارزیابی کنید. اخلاق، کیفیت و خدمت‌محوری: تمرکز بر ایمنی بیمار، شفافیت داده‌ها، و منافع جمعی؛ نوآوری پایدار زمانی معنا دارد که خروجی واقعی در تخت بیمار اثر بگذارد. تاب‌آوری و یادگیری مستمر: شکست‌ها را مستند و تبدیل به دانش کنید؛ پیگیری چرخه‌های بازخورد از کاربران، و به‌روزرسانی مستمر دستگاه و پروتکل‌ها.