مهندسی بافت دریچه های قلبی (Heart Valve Tissue Engineering)

بیماری های دریچه ی قلبی یکی از مهمترین دلایل مرگ و میر در سطح جهان محسوب می شود. جراحی های جایگزین و تعویض کلاسیک دریچه شامل ایمپلنت دریچه های مکانیکی و یا انواع بیولوژیکی آن به صورت هومو یا زنوگرفت می شود. مهندسی دریچه های قلبی ایده های تجربی تازه ای را برای بهبودبخشی به مدهای درمانی پیرامون این نوع جراحی ها عرضه کرده است. خط مشی های گوناگونی در زمینه انتخاب داربست و نیز دستیابی به منابع سلولی و یافتن راه حل هایی برای تعامل این دو پیشنهاد شده است. این داربست ها از پلیمرهای مصنوعی زیست تخریب پذیر و یا داربست هایی که از زدایش سلولی قلب طبیعی ایجاد شده و می توانند هوموگرفت یا زنوگرفت باشد ، نشأت می گیرد. به علاوه منابع سلولی می تواند از سلول های مشتق شده از عروق ، مغز استخوان و یا سلول های نیایی از خون محیطی باشد. آنچه در مورد مهندسی دریچه های قلبی حائز اهمیت است ، ترکیب این دو مقوله به جهت رسیدن به یک پروتز ایمن و کامل است. به علاوه چنین سلول هایی به راحتی و با روش های روتین کلینیکی قابل دستیابی است. تاکنون از پتانسیل این سلول ها برای تمایز به رده ی Non-Hematopoietic بهره گرفته شده است.

دریچه مکانیکی قلب

همانطور که اشاره شد ، بیماری های مربوط به دریچه ی قلب و نقصان عملکرد آن از دلایل بسیار عمده مرگ و میر در سراسر جهان محسوب می شود. در ایالات متحده آمریکا تقریباً بیست هزار نفر به صورت سالیانه و به طور مستقیم به علت نقایص دریچه های قلبی از بین می روند. همچنین 60 هزار جراحی تعویض دریچه صورت می پذیرد. جراحی تعویض دریچه روشی مؤثر بوده که طی آن دریچه های مکانیکی و یا بیولوژیکی همانند دریچه های ثابت گلوتار آلدهید به صورت زنوگرفت از حیوانات و یا دریچه های هوموگرفت انسانی و منجمد شده که از اهداکنندگان داوطلب جایگزین دریچه های بیمار می شوند. مشکل اصلی دریچه های مکانیکی این است که چنین پروتز هایی مواد غیرخودی و بیگانه را به بدن عرضه می نماید. از طرف دیگر ، خطر ابتلا به عفونت و نیز عوارض ترومبوآمبولیک افزایش پیدا می کند. برای جلوگیری از چنین عارضه ای از درمان هایی که به مدت طولانی نقش ضد انعقادی را برای خون برعهده می گیرند ، استفاده می شود که به نوبه ی خود خطر خونریزی های شدید را به دنبال خواهد داشت. جدای از این ، مشکلات مضاعفی نظیر مسمومیت جنینی در زنان جوان باردار ، به علت مصرف وارفارین که از لخته شدن خون بر روی دریچه ی ایمپلنت شده ممانعت می کند ، بروز می نماید. استفاده از دریچه های بیولوژیکی این موضوع را الزام می دارد که هر 10 الی 15 سال این پروتز ها تعویض شوند که البته در افراد جوان تر به علت سطوح بالاتر عملکردهای سیستم ایمنی این مدت زمان کمتر است. اساساً تمامی پروتزهای کلینیکی موجود ساختارهای غیرزیستایی را نشان داده و فاقد قابلیت رشد هستند. چنین فقدانی در کودکانی که دچار عارضه ی دریچه ای هستند به طور محسوسی خود را نشان می دهد. تقریباً یک درصد از تمامی نوزادان دارای نقایص مادرزادی دریچه ی قلبی بوده و نیز تعدادی از آنها نیازمند به اعمال جراحی باز قلب برای تعویض دریچه هستند. چون دریچه های موجود فاقد توانایی رشد است ، لذا تکرار چنین تعویضی طی سالیان متمادی سبب افزایش میزان مرگ و میر در بین کودکان تحت عمل جراحی می شود...

ادامه نوشته

مروری بر نرم افزارهای تخصصی مهندسی پزشکی

این مقاله مروری به معرفی و ارزیابی نرم افزارهای تخصصی به‌کار گرفته شده در علم مهندسی زیست پزشکی در ایران و جهان دارد. امروزه با رشد علم مهندسی زیست پزشکی و فراگیر شدن زمینه‌های پژوهشی این علم ، روند گسترش نرم افزارهای تخصصی سیر صعودی به‌خود گرفته است. همواره دانش فراگیری این نرم افزارها که به دو زمینه ی بیوالکتریک و بیومکانیک منحصر می‌شود ، باعث شده است که از تحلیل و شبیه سازی مدارها و تصاویر پزشکی گرفته تا مدل سازی و طراحی سیستم‌های فیزیولوژیکی و بیولوژیکی ، به راحتی پوشش دهی شود.

مروری بر نرم افزارهای تخصصی مهندسی پزشکی

نتایج به‌دست آمده از این پژوهش که در نمودارهای شماره 1 و 2 نشان داده شده اند ، بیانگر همسانیِ تقریبی ورود صنعت نرم افزاری تخصصی در علم مهندسی زیست پزشکی و ورود این علم به حوزه آکادمیک ایران و بعد از آن است که به موجب آن می‌توان نتیجه گیری کرد ، طی سال‌های اخیر می‌توانست نرم افزارهایی کاملا  انحصاری در حوزه علمی مهندسی زیست پزشکی در ایران طراحی و ارائه شود.

نمودار شماره 1

 

نمودار شماره 2
در سال‌های اخیر با رشد چشمگیر علم مهندسی زیست پزشکی ، پژوهش هایی که در این زمینه انجام می‌گردید ، توسعه یافت. این علم همواره به علت در برگرفتن حیطه‌های بسیاری از علوم اعم از کامپیوتر ، برق ، فیزیولوژی ، مکانیک ، روانشناسی و علوم زیستی از بستر مناسبی برای پیشرفت علمی برخوردار است و تنها دلیل ممکن برای این اتفاق ، این فراگیری به نظر می‌رسد. یکی از این بسترها ، توسعه صنعت نرم افزاری در حیطه مهندسی زیست پزشکی است. بدین معنا که برای بسیاری از تحلیل‌ها ، شبیه سازی‌ها ، مدل سازی‌ها و طراحی‌های سیستم‌های بیولوژیکی و فیزیولوژیکی و نیز پردازش بسیاری از تصاویر پزشکی ، سیگنال‌های پزشکی و مدل کردن آن‌ها ، استفاده از نرم افزارهای تخصصی مهندسی زیست پزشکی ضرورت دارد. نرم افزارهای تخصصی مورد استفاده به دو بخش بیوالکتریک و بیومکانیک منحصر می‌شود که در زمینه‌های پردازش سیگنال‌های حیاتی ، بیورباتیک ، بیواینسترومنت ، بیونیک ، بیومکاترونیک ، مهندسی ورزش و توانبخشی ، مهندسی اعصاب ، علوم شناختی ، رابط کاربر با مغز و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نرم افزارهای ذکر شده در این مقاله: متلب -  لَب ویو- پی اِسپایس و اُرکَد-پروتئوس- سالیدورک- کتیا- انسیس- میمیکس- آباکوس-

ادامه نوشته