تبلیغات
The Medical Radiation Engineering
 
The Medical Radiation Engineering
Nuclear for peace...
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : مهدی
مطالب اخیر
آرشیو وبلاگ
چهارشنبه 2 اسفند 1396 :: نویسنده : پرتوپزشک

آشنایی با تجهیزات چشم پزشکی

نویسنده: مهندس نوشین شاد

آشنایی با تجهیزات چشم پزشکیدریافت فایل - 298KB

در این بخش می خواهیم شما را با تجهیزات مربوط در زمینه چشم پزشکی آشنا کنیم.
 یک مهندس پزشک برای ورود به تجهیزات چشم پزشکی باید اطلاعات تخصصی در این  مبحث داشته باشد. همانطور که می دانید رشد روزافزون علم و فناوری تاثیرات بسیاری در تمام بخش های زندگی ما گذاشته است و از جمله با علم پزشکی و سلامت انسان ها بسیار مرتبط است. نقش علم مهندسی پزشکی و تاثیرات تجهیزات پزشکی در بخش های مختلف پزشکی و سلامت، بسیار چشم گیر و قابل توجه است و این روزها اهمیت آن از کسی پوشیده نیست. یکی از بخش های بسیار مهم در پزشکی ،چشم پزشکی و بینایی سنجی است که در این مطلب به این موضوع می پردازیم.

تجهیزات چشم پزشکی به دو دسته تجهیزات چشم پزشکی اندازه گیری و تشخیصی و تجهیزات چشم پزشکی درمانی تقسیم بندی می شوند.
بعضی تجهیزات چشم پزشکی اندازه گیری و تشخیصی عبارتند از:
 چارت اسنلن
پروژکتور چشمی
آفتالموسکوپ
رتینوسکوپ
اسلیت لمپ
آنژیوگرافی
کراتومتر
توپوگرافی
پاکی متری
پریمتری
تونومتر
لنزومتر
بیومتری
Pentacam
OCT

بعضی از تجهیزات چشم پزشكی درمانی عبارتند از :
میکروسکوپ جراحی
فیکو- ویترکتومی
لیزر
میکروکراتوم

در ادامه به معرفی مختصری از تجهیزات نام برده می پردازیم.
چارت اسنلن
در تست بینایی، چشم پزشک با استفاده از چارت بینایی، میزان بینایی شما را در مقایسه با افراد با دید طبیعی می سنجد. نمونه کلاسیک چارت بینایی، به چارت اسنلن Snellen  مشهور است که توسط چشم پزشک آلمانی هرمن اسنلن در سال 1960 طراحی شد. انواع مختلفی از چارت های بینایی اسنلن موجود است، اما عموما همه آن ها از 11 ردیف از حروف بزرگ انگلیسی تشکیل شده اند. بالاترین حرف تابلو شامل یک حرف )معمولا حرف E) است؛ اما ممکن است از سایر حروف انگلیسی نیز استفاده شود. سایر ردیف ها شامل حروفی است که تدریجا به طرف پایین کوچکتر می شوند. در طی معاینه، چشم پزشک از شما می خواهد که ردیف با کوچکترین حروفی را که قادر به تشخیص هستید، بخوانید. اگر قادر به تشخیص پایین ترین ردیف بودید، حدت بینائیتان خیلی خوب است.

پروژکتور چشمی
پروژکتور چشمی وسیله ای در چشم پزشکی است که بیشتر برای بررسی سلامت قرنیه و عنبیه مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه به صورت رو میزی بوده و در مدل های مختلفی یافت می شود.

آفتالموسکوپ
آفتالموسکوپ، وسیلهای است که برای معاینه چشم استفاده میشود. مهمترین مزیت استفاده از آن، تعیین سلامت رتین و محفظه ویتروس است. در بیماران مبتلا به سردرد، یافته دیسکهای بینایی متورم یا ادم پاپیلا، علامت کلیدی است و نشانه افزایش فشار داخل جمجمه به علل مختلفی مانند هیدروسفالی، افزایش فشار داخل جمجمهای خوشخیم (سودوتومور سربری) یا تومورهای مغزی ایجاد میشوند.
در بیماران مبتلا به دیابت قندی؛ معاینه مرتب چشم توسط افتالموسکوپ (هر 6 ماه تا یک سال، یک بار) برای غربالگری و تشخیص زودرس رتینوپاتی دیابتیک که از علل مهم از دست دادن بینایی است، لازم است. در هنگام استفاده از این وسیله فرد مشاهده کننده می توانند با شخص فاصله ای در حدود یک دست داشته باشد و تصویر معکوس شده توسط یک عدسی محدب مشاهده شود. مهم ترین مزیت استفاده از آن، تعیین سلامت رتین و محفظه ویتروس است. با این وسیله معاینه کننده از طریق سوراخ مردمک می تواند سطح شبکیه چشم و اجزای آن را شامل بررسی عروق خونی– دیسک اپتیک یا سر عصب بینایی و ماکولا یا لکه زرد چشم را بررسی کند. به عبارت دیگر با این وسیله بیماریهای سطح خلفی چشم بررسی می شود.

رتینوسکوپ
رتینوسکوپ ابزاری کمکی در چشم پزشکی تخصصی است. از جمله کاربردهای رتینوسکوپ می توان به کمک به تشخیص دوربینی، نزدیک بینی، آستیگماتیزم و به طور کلی سنجش نیروی انکساری چشم اشاره کرد.

اسلیت لمپ
از این وسیله برای بررسی بیماری های سطح قدامی چشم استفاده می شود. با این وسیله معاینه کننده می تواند اجزای چشم شامل پلک ها – مجاری اشکی– ملتحمه -قرنیه- عدسی – زلالیه – زجاجیه و حتی با امکانات جانبی شبکیه را نیز بررسی کند. با این وسیله طیف وسیعی از بیماری های اجزای نام برده چشم را می توان تشخیص داد. بیشتـریـن کـاربـرد ایـن وسیلـه تشخیـص کـدورت هـای مـدیـاهـای شفـاف چشم مانند اختلالات قرنیه و آب مروارید و حتی آب سیاه است و در مدل های مختلف وجود دارد.

آنژیوگرافی
برای انجام این تست، تزریق Fluorescein به داخل ورید بازویی انجام می گیرد و برای عکس برداری از قسمت عقبی چشم، از دوربین fundus استفاده می شود. این تست برای بررسی جریان خون شبکیه و کوروئید استفاده می شود. معمولا برای بررسی عروق شبکیه از فلئورسئین و برای بررسی عروق کوروئیدال و قسمت های عمقی تر، از ICG استفاده می شود. آنژیوگرافی فلئورسئین بیشتر برای بررسی رتینوپاتی دیابتی، بیماری های انسدادی عروق مانند انسداد شریان یا ورید شبکیه و ارزیابی دژنرسانس wet ماکولا کاربرد دارد. ICG، برای بررسی خون درماکولا مانند نوع wet دژنرساس وابسته به سن استفاده می شود. هر دو نوع ماده، عوارض بسیار کمی دارند و می توان با اطمینان از آن ها استفاده کرد.

کــراتــومـتــر
وسـیـلـه ای است که متخصصان حـفـاظـت از چـشـم بـرای انـدازه گـیـری انـحنا و بازتاب سطح قدامی قرنیه از آن استفاده می کنند. کراتومتر، که گاهی افتالمومتر نیز نـامـیـده مـیشـود، در ابـتـدا بـرای تـشـخـیـص آسـتـیـگـمـاتـیـسـم و تـعـیین درجه و درمان آسـتـیـگـمـاتیسم استفاده میشد. کــراتــومـتــرهـای امـروزی از سـنـسـورهـای نـوری و تـکـنـولـوژی کـامـپـیـوتـری بـرای انـدازهگیـری تطبیـق و کنتراست قرنیه در برابر مقدارهای از قبل تعیین شده استفاده میکنند. مقدارهای تعیین شده توسط کراتومتر، مقدارهای “کراتومتریک” نامیده می شوند و متخصصان حفاظت از چشم را قادر می سازند که وجود و درجه آستیگماتیسم را تعیین کنند. همچنین یک کراتومتر بارها در پروسه های خاص عمل جراحی، برای کمک به جراح چشم استفاده می شود. استفاده کننده کراتومتر یک چراغ  LED به عنوان نقطه کانونی برای مریض و انکسار زوایا (منتها درجات) مناسب،آماده می کند که جراح را قادر می سازد در طی آب مروارید و دیگر جراحی های اصلاحی چشم، برش های دقیقی ایجاد کند. همانگونه که کراتومتر با تکنولوژی تکامل می یابد سایر ابزارها و جریاناتی که جهت حفاظت از چشم انجام می شود نیز توسعه می یابد. امروزه نه تنها بـرای متخصصـان حفـاظـت از چشـم تعییـن دلیل اصلی مشکلات بینایی امکان پذیر نیست، بلکه تصحیح بسیاری از شرایط موثر بر سلامت بینایی و چشم از طریق جراحی نیز امکان پذیر نیست.

توپوگرافی
توپوگرافی كه اصل لغت آن از منشا علم زمین شناسی گرفته شده به معنای نقشه بلندی و پستی های سطح قرنیه است. دستگاه توپوگرافی حلقه های نورانی بر سطح قرنیه می تاباند كه دستگاه كامپیوتر همراه آن از روی بازتاب شكل این حلقه ها به قدرت انكساری قرنیه در نقاط مختلف آن پی می برد. قدرت های مختلف سطح قرنیه به صورت رنگهای مختلف طراحی و مشخص می شود كه باعث سهولت در تشخیص بیماری های مختلف قرنیه می شود. انجام توپوگرافی قبل از عمل برای آن است كه بیماری های مختلف به خصوص اگر آستیگماتیسم نامنظم یا قوز قرنیه وجود داشته باشد تشخیص داده شود.

پاکی متری
پاکی متری روشی است که در آن با استفاده از امواج مافوق صوت ضخامت قرنیه اندازه گرفته می شود. پاکی متری یک اقدام اساسی و اصلی قبل از انجام جراحی های عیوب انکساری مانند لیزیک است زیرا در این قبیل جراحی ها قسمتی از بافت قرنیه برداشته می شود.

پریمتری
پریمتری (Perimetry) از دو واژه Peri به معنی اطراف و Metery که به معنی اندازه گیری است تشکیل شده است و در کل به معنای اندازه گیری و ترسیم میدان بینایی فرد است. به کمک روش پریمترى اختلال میدان دید ناشى از بیمارىهاى شبکیه، عصب بینائى و مسیر بینائى داخل جمجمهاى را تشخیص داده و پیگیرى مىکنند. باید توجه داشت که این آزمون به پاسخهاى فرد وابسته است. روشهای انجام پریمتری متفاوت است. در روش پریمتری استاتیک (ثابت) ابتدا یک نور ضعیف را در محلی خاص نشان میدهند، اگر دیده نشد، بدون حرکت دادن محل نور، شدت نور را افزایش میدهند تا اینکه فرد آن را ببیند. این را آستانه آن محل میگویند. این کار را در نقاط مختلف تکرار کرده و حساسیت نوری نقاط مختلف را با هم مقایسه میکنند. در روش پریمتری کینتیک (متحرک)، شـئ آزمودنی (با اندازه و روشنی ثابت) را در محورهای مختلف از محیط به مرکز میدان دید میآورند تا اینکه در هر محور فرد آن را ببیند. این نقاط سر حد بینایی را به هم وصل میکنند تا یک ایزوپتر (lsopter)  بهدست آید (در داخل ایزوپتر، آن هدف را میتوان دید و در خارج آن نمی توان دید). هر چه ایزوپتر بزرگتر باشد، میدان دید بهتر است. هر چه روشنایی شئ آزمون بیشتر باشد و اندازه شئ آزمون بزرگتر باشد، ایزوپتر ترسیمی برای آن شئ بزرگتر است. روش دیگر، صفحه مماسی (Tangent Screen) است. صفحه مماسی سادهترین وسیله پریمتری است. در این روش از سنجاقهای سفید روی یک چوب سیاه استفاده میشود که در برابر یک صفحه سیاه نشان داده میشوند. این روش 30 درجه مرکزی میدان بینایی را بررسی میکند. در روش پریمتر گولدمن ، بیمار در برابر نیمکره سفید توخالی مینشیند و سپس میدان دید او توسط نقاط نورانی که شدت و اندازه آنها قابل تنظیم است، به هر دو روش استاتیک و کینتیک بررسی و ترسیم میشود. همچنین در روش پریمترهای خودکار کامپیوتری، به کمک کامپیوتر حساسیت آستانه هر نقطه از میدان دید (پریمتری استاتیک) را به دقت به صورت اعدادی مشخص میکنند. این دستگاه میتواند پریمتری بیمار را بهصورت نمودارهایی که حاصل اتصال نقاط مشابه (از نظر حساسیت) به هم است، نشان دهد و همچنین نتیجه پریمتری بیمار را در حافظه خود نگه دارد.

تونومتر
به وسیله این دستگاه قادر خواهیم بود فشار کره چشم را اندازه گیری کنیم. فشار بالای چشم باعث بروز بیماری به اسم گلوکوما یا همان آب سیاه می شود که اگر درمان نشود منجر به آسیب دیدن دید فرد و در نهایت کوری می شود. بدین منظور پیشنهاد می شود که همه افراد بالای 40 سال هر 3 یا 5 سال برای جلوگیری از بروز بیماری گلوکوما مورد آزمایش قرار بگیرند.

لنزمتر
لنزمتر دستگاهی است که به وسیله آن، توان، محور و مقدار منشور یک عدسی تعیین می شود و یکی از وسایل ضروری هر مؤسسه عینک سازی است و در مدل های گوناگون یا با نام های تجاری از قبیل : لنزومتر، ورتومتر، اولی متر، رفراکسیونومتر، فوکومتر یافت می شود و در یک تعریف کلی می توان گفت: این گونه لنزمتر های دستی، دارای حدودا یک صد و پنجاه قطعه مکانیکی با عملکردها و حساسیت های مختلف و تقریبا دارای پانزده عنصر اپتیکی که شامل عدسی هایی با ضریب شکست های بسیارحساس و آینه انعکاسی، خط کش مدرج و حدود چهار عدد شیشه رتیکول بسیار دقیق باشند و در بعضی از لنزمتر های جدید، مقدار درصد جذب اشعه ماوراء بنفش(UV) و عدد آبهی ( Abbe) عدسی را هم می توان مشاهده نمود. بعضی از لنزمتر ها، اتوماتیک و دیجیتالی هستند و توان عدسی به صورت پرینت(چاپ شده) از دستگاه خارج می شود و از ± 0.12 الی± 30.0 دیوپتر را می توان اندازه گیری کرد. در بعضی از لنزمترها، توان عدسی از داخل و بعضی دیگر از بیرون خوانده می شود. از انواع دیگر این دستگاه، می توان از لنزمترهای تلویزیونی نام برد که صفحه نمایشگر تعیین محور و توان عدسی از بیرون قابل رؤیت است. بعضی دیگر، دستی هستند که نوع دستی آن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

بیومتری
بیومتری یک قدم اساسی قبل از جراحی کاتاراکت است.هدف بیومتری توانایی انتخاب دقیق لنزی است که برای هر یا بیمار خاص گرفته می شود. انجام بیومتری قبل از هر عمل کاتاراکت لازم و نیازمند مهارت است و چشم پزشکان بایستی با نحوه انجام آن آشنا باشند. دقت اندازه گیری بیومتری نیز برای جراح بسیار مهم است تا نتایج به دست آمده قابل اعتماد باشد و توسط یک سری علل مثلا مشکلات دستگاه یا تکنیک اندازه گیری ضعیف مخدوش نشود.

پنتاکم
پنتاکم یک دستگاه تشخیصی است که برای اندازهگیری و معاینه سگمان قدامی چشم طراحی شده است. این دستگاه تصاویری از قسمت قدامی چشم ثبت میکند که شامل قرنیه، مردمک، اتاق قدامی و لنز است. این دستگاه که بسیار پیشرفته است، توپوگرافی قرنیه را اندازهگیری کرده و قادر به تشخیص قوز قرنیه است. دادههای آن در عمل جراحی لیزیک استفاده می شود.
از این دستگاه جهت ارزیابی شکل قرنیه، آنالیز وضعیت لنز (کریستالین لنز کدر شده)، آنالیز زاویه اتاق قدامی، آنالیز عمق اتاق قدامی، آنالیز حجم اتاق قدامی، آنالیز حرارتهای کورتیکال خلفی و قدامی، آنالیز محل کاتالکتها و ضخامت قرنیه استفاده میشود.

OCT
 Optical Coherence Tomography یا OCT برای ارزیابی دقیق اختلالات ماکولا بسیار ارزشمند است. قبل و بعد از عمل جراحی کاتاراکت انجام این تست ضروری است؛ چرا که پیش آگهی وضع بیمار قبل از عمل لازم است و ضمنا برای بررسی علل ناکامل بودن دید بیمار یک هفته بعد از عمل کمک می کند تا از وضعیت ماکولا مطمئن شویم چرا که از اختلالات لایه های مختلف شبکیه و کوروئید که ممکن است در دید بیمار تاثیر داشته باشد ما را مطلع می سازد.

میکروسکوپ جراحی
دستگاه اسپكولار میكروسكوپ
(specular microscope) از این دستگاه جهت شمارش سلول های آندوتلیال قرنیه استفاده می شود. اطلاع از وضعیت این سلولها جهت انجام  هر گونه عمل جراحی داخل چشمی مفید و گاهی ضروری است.

فیکو- ویترکتومی
این دستگاه قادر به انجام اعمال جراحی کاتاراکت به روش فیکو، عمل جراحی سگمان خلفی، ویترکتومی عمیق با تزریق گاز و سیلیکون و خارج نمودن هسته عدسی از داخل ویتره توسط هندپیس متصل به دستگاه است. با این دستگاه جراح قادر است حتی عدسی های متراکم که با دستگاه های دیگر به راحتی قابل برداشتن نیستند یا همراه با عوارض جدی هستند خارج کرده و به اصلاح دید بیمار کمک کند.

انواع جراحی لیزر چشم
لیزیک (عمل اصلاح نزدیک بینی)

از اواسط سال 1990 انجام عمل لیزیک روی بیماران آغاز شد. این نوع عمل، عملی بسیار معمول در انگلستان به حساب می آید. بسیاری از انواع مشکلات بینایی با استفاده از لیزیک اصلاح می شود اما این عمل ممکن است برای اصلاح نزدیک بینی زیاد هم مناسب نباشد. جراحان  در قرنیه برشی می دهند و لبه های بافت را بالا می آورند، سپس منطقه مورد نظر را با استفاده از لیزر اکسایمر تغییر شکل می دهند و در آخر بافت را دوباره به جای خود بر می گردانند.
پی آر کی (فوتورفراکتیو کراتکتومی)
انجام عمل پی آر کیPRK)) در اواخر 1980آغاز شد اما به دلیل وجود عمل های جراحی نظیر لیزیک و لازک، این نوع عمل اکنون به طور عمده برای اصلاح نزدیک بینی بیش از حد مورد استفاده قرار می گیرد. در این عمل بدون باز کردن بافت چشم با استفاده از لیزر اکسیمر قرنیه چشم را تغییر شکل می دهند.

لازک(لیزر  اپی تلیوم کراتومیولوسز)
عمل لازک نیز مانند پی آر کی است اما لایه سطحی(اپی تلیوم) قرنیه باقی می ماند. حفظ لایه سطحی قرنیه از بروز عوارض جلوگیری می نماید و سرعت بهبود را تسریع می بخشد.

لیزیک موج از جلو
این نوع عمل نابهنجاری های طبیعی چشم را کاهش می دهد(که ممکن است باعث شود پرتوهای نور به مکان اشتباه تابیده شود) و بینایی پس از عمل را بهبود می دهد. توجه داشته باشید در این عمل چشم پزشک باید درباره روش های گوناگون اصلاح بینایی، درباره مزایا و مضرات عینک، لنز های تماسی و عمل لیزر اطلاعاتی در اختیار بیمار قرار دهد.

منابع:
1-نشریه پزشکی امروز

2-ebme.co.uk
4-http://www.eynak.com
5-http://www.noorvision.com
6-http://1001daneshjo.ir
7-http://eyevs.com
8-https://gmed.ir
9-http://www.dr-naderi.blogfa.com
10-http://dr-naderi.com
11- www.pezeshkashna.com
12-http://clinicalmedicine.blogfa.com
13-http://www.bme711.ir
14-http://www.dr-karimian.com
15-http://www.bmecenter.ir
16- http://www.iranianbme.com





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
چهارشنبه 2 اسفند 1396 :: نویسنده : پرتوپزشک

بررسی تخصصی دستگاه سونوگرافی

کلمه سونوگرافی از لفظ لاتین sound به معنی صوت و نیز graphic به معنی شکل و ترسیم گرفته شده و ultrasound از ultra به معنی ماوراء و نیز sound به معنی صوت یا صدا گرفته شده است.

دیدکلی در مورد سونوگرافی
سونوگرافی چیست؟
دستگاه سونوگرافی چه کارهایی می‌تواند انجام دهد؟
آیا با انجام سونوگرافی خطری انسان را تهدید می‌کند؟
چرا باید برای انجام سونوگرافی مایعات نوشید؟
چرا در سونوگرافی تصویر استخوانهای بدن دیده نمی‌شود؟

تاریخچه سونوگرافی
در سال ۱۸۷۶ میلادی ، فرانسیس گالتون برای اولین بار پی بوجود امواج فراصوت برد. در زمان جنگ جهانی اول کشور انگلستان برای کمک به جلوگیری از غرق شدن غم ‌انگیز کشتی‌هایش توسط زیردریاییهای کشور آلمان در اقیانوس آتلانتیک شمالی دستگاه کشف کننده زیردریایی‌ها به کمک امواج صوتی به نام Sonar ابداع کرد. این دستگاه امواج فراصوت تولید می‌کرد که در پیدا کردن مسیر کشتیها استفاده می‌شد. این تکنیک در زمان جنگ جهانی دوم تکمیل گردید و بعدها بطور گسترده‌ای در صنعت این کشور برای آشکار سازی شکافها در فلزات و سایر موارد مورد استفاده قرار می‌گرفت. از کاربرد بخصوصی که انعکاس صوت در جنگ و صنعت داشت Sonar به علم پزشکی وارد شد و تبدیل به یک وسیله تشخیصی بزرگ در علم پزشکی گردید.

سیر تحولی در رشد سونوگرافی
نخستین دستگاه تولید کننده امواج فراصوت در پزشکی ، در سال ۱۹۳۷ میلادی توسط دوسیک اختراع شد و روی مغز انسان امتحان شد. اگر چه اولتراسوند در ابتدا فقط برای مشخص کردن خط وسط مغز بود، اکنون بصورت یک روش تشخیصی و درمانی مهم در آمده و پیشرفت روز به روز انواع نسلهای دستگاههای تولید اولتراسوند ، تحولات عظیمی در تشخیص و درمان در علم پزشکی بوجود آورده است.

تعریف امواج اولتراسوند (فراصوت)
امواج فراصوت به شکلی از انرژی از امواج مکانیکی گفته می‌شود که فرکانس آنها بالاتر از حد شنوایی انسان باشد. گوش انسان قادر است امواج بین ۲۰ هرتز تا ۲۰۰۰۰ هرتز را بشنود. هر موج (شنوایی یا فراصوت) یک آشفتگی مکانیکی در یک محیط گاز ، مایع و یا جامد است که به بیرون از چشمه صوتی و با سرعتی یکنواخت و معین حرکت می‌کند. در حرکت یا گسیل موج مکانیکی ، ماده منتقل نمی‌شود. اگر ارتعاش ذرات در جهت عمود بر انتشار صوت باشد، موج عرضی است که بیشتر در جامدات رخ می‌دهد و در صورتی که ارتعاش در راستای انتشار امواج باشد، موج طولی است. انتشار در بافتهای بدن به صورت امواج طولی است. از این رو در پزشکی با اینگونه امواج سر و کار داریم.

روشهای تولید امواج فراصوت
روش پیزو الکتریسیته
تاثیر متقابل فشار مکانیکی و نیروی الکتریکی را در یک محیط اثر پیزو الکتریسیته می‌گویند. بطور مثال بلورهایی وجود دارند که در اثر فشار مکانیکی ، نیروی الکتریکی تولید می‌کنند و برعکس ایجاد اختلاف پتانسیل در دو سوی همین بلور و در همین راستا باعث فشردگی و انبساط آنها می‌شود که ادامه دادن به این فشردگی و انبساط باعث نوسان و تولید امواج می‌شود. مواد (بلورهای) دارای این ویژگی را مواد پیزو الکتریک می‌گویند. اثر پیزو الکتریسیته فقط در بلورهایی که دارای تقارن مرکزی نیستند، وجود دارد. بلور کوارتز از این دسته مواد است و اولین ماده‌ای بود که برای ایجاد امواج فراصوت از آن استفاده می‌شد که اکنون هم استفاده می‌شود.اگر چه مواد متبلور طبیعی که دارای خاصیت پیزو الکتریسیته باشند، فراوان هستند. ولی در کاربرد امواج فراصوت در پزشکی از کریستالهایی استفاده می‌شود که سرامیکی بوده و بطور مصنوعی تهیه می‌شوند. از نمونه این نوع کریستالها ، مخلوطی از زیرکونیت و تیتانیت سرب (Lead zirconat & Lead titanat) است که به شدت دارای خاصیت پیزوالکتریسیته می‌باشند. به این مواد که واسطه‌ای برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی و بالعکس هستند، مبدل یا تراسدیوسر (transuscer) می‌گویند. یک ترانسدیوسر اولتراسونیک بکار می‌رود که علامت الکتریکی را به انرژی فراصوت تبدیل کند که به داخل بافت بدن نفوذ و انرژی فراصوت انعکاس یافته را به علامت الکتریکی تبدیل کند.

روش مگنتو استریکسیون
این خاصیت در مواد فرومغناطیس (مواد دارای دو قطبی‌های مغناطیسی کوچک بطور خود به خود با دو قطبی‌های مجاور خود همخط شوند) تحت تاثیر میدان مغناطیسی بوجود می‌آید. مواد مزبور در این میدانها تغییر طول می‌دهند و بسته به فرکانس (شمارش زنشهای کامل موج در یک ثانیه) جریان متناوب به نوسان در می‌آیند و می‌توانند امواج فراصوت تولید کنند. این مواد در پزشکی کاربرد ندارند و شدت امواج تولید شده به این روش کم است و بیشتر کاربرد آزمایشگاهی دارد.

کاربرد امواج فراصوت
کاربرد تشخیصی (سونوگرافی)
بیماریهای زنان و زایمان (Gynocology) مانند بررسی قلب جنین ، اندازه ‌گیری قطر سر (سن جنین) ، بررسی جایگاه اتصال جفت و محل ناف ، تومورهای پستان.
بیماریهای مغز و اعصاب (Neurology) مانند بررسی تومور مغزی ، خونریزی مغزی به صورت اکوگرام مغزی یا اکوانسفالوگرافی.
بیماریهای چشم (ophthalmalogy) مانند تشخیص اجسام خارجی در درون چشم ، تومور عصبی ، خونریزی شبکیه ، اندازه ‌گیری قطر چشم ، فاصله عدسی از شبکیه.
بیماریهای کبدی (Hepatic) مانند بررسی کیست و آبسه‌ کبدی.
بیماری‌های قلبی (cardology) مانند بررسی اکوکار دیوگرافی.
دندانپزشکی مانند اندازه‌گیری ضخامت بافت نرم در حفره‌های دهانی.
این امواج به علت اینکه مانند تشعشعات یونیزان عمل نمی‌کنند. بنابراین برای زنان و کودکان بی‌خطر می‌باشند.

کاربرد درمانی (سونوتراپی)
کاربرد گرمایی
با جذب امواج فراصوت بوسیله بدن بخشی از انرژی آن به گرما تبدیل می‌شود. گرمای موضعی حاصل از جذب امواج فراصوت بهبودی را تسریع می‌کند. قابلیت کشسانی کلاژن (پروتئینی ارتجاعی) را افزایش می‌دهد. کشش در scars (اسکار = جوشگاههای زخم) افزایش می‌دهد و باعث بهبود آنها می‌شود. اگر اسکار به بافتهای زیرین خود چسبیده باشد، باعث آزاد شدن آنها می‌شود. گرمای حاصل از امواج فراصوت با گرمای حاصل از گرمایش متفاوت است.

میکروماساژ مکانیکی
به هنگام فشردگی و انبساط محیط ، امواج طولی فراصوتی روی بافت اثر می‌گذارند و باعث جابجایی آب میان بافتی و در نتیجه باعث کاهش ورم (تجمع آب میان بافتی در اثر ضربه به یک محل) می‌شوند.
درمان آسیب تازه و ورم :آسیب تازه معمولا با ورم همراه است. فراصوت در بسیاری از موارد برای از بین بردن مواد دفعی در اثر ضربه و کاهش خطر چسبندگی بافتها بهم بکار می‌رود.
درمان ورم کهنه یا مزمن :فراصوت چسبندگیهایی که میان ساختمانهای مجاور ممکن است ایجاد شود را می‌شکند.

خطرات اولتراسوند
سوختگی
اگر امواج پیوسته و در یک مکان بدون چرخش بکار روند، در بافت باعث سوختگی می‌شود و باید امواج حرکت داده شوند.

پارگی کروموزومی
استفاده دراز مدت از امواج اولتراسوند با شدت خیلی بالا پارگی در رشته دی ان ای (DNA) را نشان می‌دهد.

ایجاد حفره یا کاویتاسیون
یکی از عوامل کاهش انرژی امواج اولتراسوند هنگام گذشتن از بافتهای بدن ایجاد حفره یا کاویتاسیون می‌باشد. همه محلولها شامل مقدار قابل ملاحظه‌ای حبابهای گاز غیر قابل دیدن هستند و دامنه بزرگ نوسانهای امواج اولتراسوند در داخل محلولها می‌تواند بر روی بافتها تغییرات بیولوژیکی ایجاد کند (پارگی در دیواره سلولها و از هم گسستن مولکولهای بزرگ)

خرید دستگاه سونوگرافی
هنگام خرید یک دستگاه سونوگرافی باید نکات مختلفی را مد نظر قرار داد که گاه بسیاری از آنها به شرایط خریدار بستگی دارد ولی با تمام این موارد همواره نکاتی وجود دارد که تمام متخصصانی که قصد خرید یک دستگاه سونوگرافی را دارند بهتر است مورد توجه قرار دهند ، که می توان آنها را به ۴ دسته ذیل تقسیم نمود:

نوع دستگاه سونوگرافی مناسب
انتخاب نوع یک دستگاه سونوگرافی از جنبه عملکرد، تعداد مدهای کاری و… به پارامترهای زیر بستگی دارد.

الف)میزان استفاده از دستگاه سونوگرافی در هر مرکز:
حجم بیمارانی که قرار است در یک بازه زمانی مشخص توسط دستگاه سونوگرافی تحت عکسبرداری قرار گیرند. یکی از عواملی که باید به آن توجه شود چرا که دستگاه سونوگرافی که برای یک مطب شخصی نسبت به یک بیمارستان با تعداد مراجعه کنندگان زیاد بسیار متفاوت است.

ب) نوع فعالیت و تخصص پزشک:
در صورتی که یک پزشک متخصص بخواهد فقط در زمینه اکوکاردیولوژی فعالیت نماید ، بهتر است که مبادرت به خرید سیستمی نماید که صرفاً مجهز به نرم افزار های مناسب برای اکوکاردیولوژی و پروب های لازم برای این کار است و یا برای یک متخصص مامایی یا اورولوژی باید دستگاه سونوگرافی خریداری شود که دارای جداول مربوط به زمینه های فوق در حافظه سیستم و حداقل دو پروب یکی از نوع CONVEX MHz3.5 و دیگری از نوع LINEAR 7.5 MHz و یک چاپگر لازم است. وجود یک دوربین (VCR) می تواند برای بازبینی مجدد و آنالیز دقیقتر در تشخیص های بهتر به متخصص کمک نماید.

ج) قابلیت ارتقاء دستگاه سونوگرافی:
در زمان خرید دستگاه سونوگرافی باید به قابلیت ارتقاء دستگاه از نظر سخت افزاری (پروب های جدید و …) و نرم افزاری (قابلیت نصب نرم افزارهای جدید) در آینده راهنمایی های لازم گرفته شود چرا که معمولاً شرکت های شناخته شده و معتبر به این مسائل توجه کافی دارند.

کیفیت دستگاه سونوگرافی
در کشور هایی نظیر آمریکا سازمان هایی نظیر کالج رادیولوژی(ASR) و انستیتوی اولترسوند در پزشکی (AIUM) وجود دارند که در صورت در خواست پزشک به طور داوطلبانه دستگاه سونوگرافی مورد نظر او را چک می کنند. باید توجه داشت که کیفیت یک دستگاه سونوگرافی ممکن است به مرور زمان کاهش یابد. لذا باید هر ۶ ماه یکبار دستگاه سونوگرافی بررسی شود و میزان رزولوشن تصویر و صحت عملکرد آن مورد بررسی قرار گیرد. اما در هنگام خرید دستگاه سونوگرافی اطلاع از سایر مراکزی که دستگاه مورد نظر را خریداری کرده اند می تواند تجربه ای ارزنده در انتخاب دستگاه سونوگرافی داشته باشد. در هنگام خریداری دستگاه سونوگرافی به موارد زیر دقت نمائید:

الف) دقت تصویر دستگاه سونوگرافی در حالتهای مختلف:
باید در حین خرید دستگاه سونوگرافی مورد نظر را در حالات مختلف از نظر مد های کاری شرایط محیطی و تصویر برداری های معمول مورد بررسی قرار داد.

ب) یکنواخت بودن تصویر مانیتور دستگاه سونوگرافی و تصویر چاپ شده :
باید بررسی نمود که تصویری که در مانیتور دستگاه سونوگرافی نشان داده می شود با تصویر چاپی مطابقت داشته باشد چرا که در برخی سیستم ها به سبب کیفیت پایین سیستم چاپ دستگاه سونوگرافی و عدم توجه به این مطلب در حین خرید موجبات تشخیص های غیر قطعی و اشتباه در آینده فراهم می شود.

ج) مناسب بودن محل قرارگیری پروب ها :
یکی از مشکلات هرچند ساده محل قرارگیری و شکل پروب های دستگاه های سونوگرافی است که این مسئله حتما در حین خرید باید مورد نظر قرار گیرد.

شرایط فروش دستگاه سونوگرافی و خدمات متعهد شده
یکی از مهمترین پارامترهایی که در هنگام خرید دستگاه سونوگرافی باید به آن توجه شود ، شرایط فروش و مدت و کیفیت قرارداد خدمات پس از فروش از نظر قسمت ها و شرایط تحت گارانتی دستگاه سونوگرافی می باشد. قیمت خرید اولیه دستگاه سونوگرافی در اغلب موارد شامل ضمانت یک ساله ،نصب و آموزش کار با دستگاه می باشد. البته باید به این نکته توجه داشت که برخی شرکتها هزینه نصب و آموزش را به صورت جداگانه مطالبه می کنند. در حال حاضر طبق قوانین وزارت بهداشت تمام شرکت های تجهیزات پزشکی موظف به گارانتی یک ساله و خدمات پس از فروش ۱۰ ساله هستند. برخی شرکت ها پس از اتمام مدت ضمانت جهت سرویس و بازدید منظم دستگاه سونوگرافی ، قراردادی با مراکز درمانی منعقد می نمایند که مبلغ آن متناسب با قیمت ، نوع و تعداد دستگاههای موجود در مرکز می باشد.

نکته : در قرارداد فروش دستگاه سونوگرافی بهتر است فروشنده را موظف نمائید در صورتی که نرم افزار جدیدی که قابلیت نصب بر روی دستگاه خریداری شده را داشته باشد و در طی یک سال ضمانت به بازار عرضه شود.

توجیه اقتصادی در خرید دستگاه سونوگرافی
در هنگام خرید دستگاه سونوگرافی باید به توجیه اقتصادی (Cost Effectiveness) نیز از دیگر عوامل مهمی است که در هنگام خرید دستگاه سونوگرافی مورد توجه قرار گیرد. در حقیقت قیمت دستگاه سونوگرافی خیلی بیشتر از قیمت اولیه خرید آن می باشد و برای محاسبه قیمت واقعی باید مخارج دستگاه سونوگرافی را در طول عمر مفید آن که مطابق استاداردهای امروزی برابر ۵ سال می باشد،به قیمت اولیه دستگاه سونوگرافی اضافه کرد. مخارج دستگاه سونوگرافی در طی ۵ سال را با توجه را با توجه به تخمین تعداد بیماری که در روز توسط دستگاه مورد بررسی قرار می گیرند را بصورت زیر می توان محاسبه کرد:
الف) قیمت مواد مصرفی دستگاه سونوگرافی نظیر ژل (GEL) ، کاغذ پرینتر سیاه و سفید و در صورت مجهز بودن به داپلر رنگی ،کاغذ رنگی پرینتر ،کاغذ و پاکت جهت گزارشات در طی مدت ۵ سال
ب) مخارج پرسنلی شامل کلیه حقوق و مزایای پرسنل که حداقل از یک نسبتی تشکیل می شود در مدت ۵ سال
ج) هزینه های مربوط به قراردادهای سرویس و نگهداری دستگاه سونوگرافی از سال دوم تا پنجم (در طی سال اول خرید دستگاه سونوگرافی ،معمولاً سرویس دستگاه سونوگرافی توسط ضمانت یکساله پوشش داده می شود)
د) درآمد مناسب و منطقی طی مدت ۵ سال برای پزشک متخصص
ه) کاهش ارزش پول با توجه به نرخ تورم سالانه طی ۵ سال
چنانچه درآمد حاصله طی ۵ سال توسط دستگاه سونوگرافی با توجه به تخمین تعداد بیماران و تعرفه خدمات سونوگرافی حداقل برابر با قیمت اولیه دستگاه سونوگرافی بعلاوه مخارج ۵ ساله دستگاه باشد می توان گفت که خرید دستگاه سونوگرافی از نظر اقتصادی موجه است.
نکته: با توجه به اختلاف قیمت بارزی که میان دستگاههای سنوگرافی مجهز به Doppler و Color mapping (سونوگرافی Duplex و Triplex) و دستگاه سونوگرافی که صرفاً قادر به انجام B-mode Imaging gray scale real time می باشند وجود دارد. اقدام به خرید دستگاه سونوگرافی با چنین توانمندی هایی زمانی توجیه پذیر خواهد بود که حجم کافی کار در این زمینه وجود داشته باشد.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

مقدمه ای بر رسانش هدفمند دارو، ژن و سلول

نویسنده: محمد کامران سرکندی، الهه سرداری، محمدجواد دهقان عصمت آبادی مجید صادقی زاده

مقدمه ای بر رسانش هدفمند دارو، ژن و سلولدریافت فایل - 496KB

با پیشرفت علم و تکنولوژی، سیستمهای دارویی نیز به منظور تشخیص و درمان بیماری های مختلف پیشرفت کردهاند؛ به صورتی که امروزه علاوه بر داروهای کوچک، که معمولاً به صورت شیمیایی سنتز میشوند، داروهای زیستی نیز به شدت موردتوجه قرارگرفته اند. داروهای سنتزی هزینه کمتری و پروسه تولید آسانتری دارند. بااینحال، مزیت زیست داروها در این است که اغلب به جای از بین بردن علائم بیماری، مستقیماً با عامل ایجاد بیماری مقابله میکنند. علاوه بر این، میزان تأثیرگذاری بالاتری نسبت به داروهای سنتزی دارند و به دلیل اختصاصیت بالا، علائم جانبی کمتری نیز از خود نشان می دهند. جنبه مهم دیگر، تنوع بالای این داروها است که آنها را کاندیدای استفاده در برابر بیماری های مختلف میکند. در سال 1982، نتایج موفقیتآمیز برای اولین زیست دارو، یعنی انسولین انسانی که از طریق تکنولوژی DNA نوترکیب تولید گردید، راه  را برای گسترش زیست داروها باز کرد؛ به صورتی که امروزه شاهد پیشرفت های امیدبخش درزمینهی نسلهای جدید زیست داروها هستیم.
مفهوم رسانش هدفمند به سال 1906 بازمیگردد، زمانی که دکتر پل ارلیخ اصطلاح گلوله جادویی را مطرح نمود. این مفهوم به این معنا بود که اگر ترکیب دارویی مستقیماً ارگانیسم بیماریزا را مورد هدف قرار دهد، درمان به صورت انتخابی امکانپذیر خواهد شد. درواقع، در هر بیماری به صورت تقریبی تعداد 1013 سلول نیاز به دارو دارند. بااینحال داروها تمایل کمی برای اتصال به سلول های هدف دارند. این موضوع باعث میشود تا دارو سلول های طبیعی را نیز مورد هدف قرار دهد و علیرغم کاهش کارایی دارو، باعث ایجاد سمیّت و اثرات جانبی میشود. همچنین بسیاری از داروها با انتشار غیرفعال به سلول وارد میشوند، این موضوع استفاده از دوز بالای دارو را مطرح میسازد. حال استفاده از دوز بالا نیز اثرات جانبی و میزان سمیّت را دوچندان میکند. بنابراین هدفمندسازی دارو، کارایی درمان را بالابرده و اثرات سمی آن را کاهش میدهد. بر همین اساس در این مطالعه، به بررسی رسانش هدفمند با تمرکز بر داروهای سنتزی کوچک، ژندرمانی و سلول درمانی پرداختشده است.

رسانش هدفمند داروهای کوچک مولکول
داروهایی که در حال حاضر مورداستفاده هستند داروهای مولکول کوچک هستند. این داروها بااینکه در مقایسه با زیست داروها، تأثیرگذاری و اختصاصیت پایینتری دارند و اثرات جانبی بیشتری از خود نشان میدهند، ولی به دلیل هزینه کمتری که برای سنتز آنها لازم است، قابلیت حذف آنها از سیستمهای دارویی وجود ندارد. بنابراین راهکاری که ارائه میشود کنار گذاشتن آنها نیست؛ بلکه باید نحوه رسانش این داروها به هدف موردنظر در بدن اصلاح گردد تا درنتیجه آن، ضررهای حاصل از این داروها تقلیل یابد. امروزه پیشرفتهایی که درزمینهٔ مهندسی مواد صورت گرفته است راه را برای افزایش کارایی و هدفمندسازی رسانش این قبیل داروها بازکرده است. به صورتی که طراحی و دستکاری سیستم های زیر میکرون (نانو سیستمها)، باعث رسانش هدفمند داروهای کوچک مولکول شده است. ازجمله ویژگیهایی که باعث شده است تا نانو ذرات جایگاه ویژهای در رسانش داروهای کوچک مولکول داشته باشند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
 افزایش حلالیت، افزایش نیمه عمر دارو در سیستم گردش خون، مقاومت در برابر سیستم های رتیکولواندوتلیال و فاگوسیت کننده، قابلیت تجمع در بافتهای سرطانی درصورتیکه هدف موردنظر بافت های سرطانی باشد، آزادسازی پایدار دارو، کاهش پمپ کردن دارو به بیرون از سلول که در اثر مقاومت دارویی ایجاد میشود (شکل 1).

Kamran_Sarkandi202_1.jpg

A) TNPs شکل ۱. فواید استفاده از نانو ذرات برای انتقال مولکول کوچک
(B . یا نانو ذرات درمانی حلالیت این مولکول ھای کوچک را افزایش می دھند
این نانو ذرات مدت زمان ماندگاری این مولکول ھای کوچک را در درون خون
این نانو ذرات تجمع این مولکول ھای کوچک را در بافت (C . افزایش می دھند
با ورود این نانو ذرات حامل مولکول ھای کوچک (D . توموری افزایش می دھند
این نانو ذرات آزادسازی (E . به داخل سلول، غلظت آن ھا به شدت افزایش می یابد
این نانو ذرات سوبسترای پروتئین ھای خانواده (F . پایدار داروھا را کنترل می کند
نیستند، بنابراین با کاھش احتمال پمپ شدن آن ھا توسط این پروتئین ھا به ABC
بیرون سلول، مقاومت دارویی به وسیله آن ھا مھار می شود.

حامل های دارویی میتوانند بر پایه مواد مختلفی همچون لیپیدها و پلیمرها استوار باشند. علاوه بر آنها، ترکیبات دیگری نیز مثل نانو ذرات آهن، طلا، سیلیکا و نانو تیوبها نیز میتوانند به عنوان حامل های رسانش داروهای کوچک مولکول، مورد استفاده قرار گیرند، با این تفاوت که تاکنون کاربرد کلینیکی برای آنها گزارش نشده است.
قبل از هدفمندسازی این حامل ها، انتخاب حامل مناسب مرحله اول است. سیستم های رسانش دارویی کوچک مولکول بر پایه لیپوزوم ها، از اولین نانو ذراتی هستند که برای رسانش داروهای کوچک مولکول مورداستفاده قرارگرفته اند. این ترکیبات دارای خاصیت خود تجمعی میباشند و از دو فاز آبی و لیپیدی دولایه تشکیل شده اند. ازجمله آزمایشهای انجامشده با استفاده از این نوع حاملها میتوان به دو داروی دوکسوروبیسینو داونوروبیسین اشاره کرد که در درمان سارکوم کاپوزی (KS) حاصل از ایدز و سرطان سینه مورد استفاده قرارگرفته اند. پلیمرها میتوانند سنتزی و یا طبیعی باشند. با توجه به روش آماده سازی آنها، این ترکیبات میتوانند به صورت کوالان به دارو متصل شوند و یا اینکه به طور فیزیکی دارو را در برگیرند. ازجمله ترکیبات سنتزی میتوان به SMA، پلیاتیلن گلیکول (PEG)، و پلی ال-گلوتامیک اسید (PGA) اشاره کرد. PGA اولین پلیمر قابلتجزیه بود که برای رسانش داروهای کوچک مولکول مورد استفاده قرار گرفت. میسلها گروه دیگری از پلیمرها هستند که در رسانش داروهای کوچک مولکول کاربرد دارند. این ترکیبات دارای مزیت رسانش داروهای آبدوست و آبگریز هستند؛ به این صورت که داروهای آبگریز در مرکز و آبدوست در سطح میسلها جایگیری میشوند. اولین میسل پلیمری که برای رسانش این داروها موردمطالعه قرارگرفت PEG-poly(D,L-Lactide)–Paclitaxel بود. گروه دیگر از پلیمرها، دندریمرها هستند. دندریمرها پلیمرهای ماکرو مولکولی در مقیاس نانو هستند که از مونومرهای شاخه دار، ایجادشده اند. سطح دندریمرها میتوانند عملکردی شوند. علاوه بر این، این ترکیبات دارای شکاف های درونی هستند که آنها را برای رسانش دارو جذاب میسازد. به عنوانمثال میتوان به رسانش داروی سیس پلاتین با استفاده از حامل دندریمی که نتایج موفقیت آمیزی را نشان داده است، اشاره کرد.
مرحله بعد، هدفمندسازی نانو ذرات است تا به اهداف موردنظر برسند. یکی از گروه های بیماری که امروزه گسترش فراوانی پیداکرده اند، سرطان ها هستند. ویژگیهای متفاوت سلولهای سرطانی کمک میکند تا نانو ذرات را با عامل های هدفمندسازی تلفیق کرده که مستقیماً سلولهای سرطانی را مورد هدف قرار دهند. بسیاری از گیرنده ها در سطح سلولهای سرطانی افزایش بیان پیدا میکنند؛ بنابراین عامل های هدفمندسازی را میتوان به طور اختصاصی برای این پروتئینها استفاده نمود.
در این قسمت اصلی ترین عوامل هدفگیری موردبررسی قرارگرفته اند:

آنتیبادی های مونوکلونال:
از آنتیبادیهای مونوکلونال به عنوان لیگاند استفاده میگردد که به یک آنتیژن ویژه در سلول هدف متصل میشوند. این ترکیبات علاوه بر اینکه به حامل های دارویی متصل میشوند، توانایی متصل شدن به خود دارو را نیز دارا هستند. در این زمینه مطالعه ای که بر روی دونومایسین و آدریاماسین، دو داروی ضد سرطان، صورت گرفت نشان داد که اتصال کوالان آنتیبادی و دارو فعالیت هیچیک از دو بخش سازنده را از بین نمیبرد. به صورتی که مقایسه داروی متصل شده به آنتیبادی و داروی خالص نشان داد که هردو، اثر سرکوبکننده بر روی سلولهای توموری داشتند.
ترنسفرین:
ترنسفرین یک گلیکوپروتئین دایمر 80 کیلو دالتونی است که توانایی رسانش فلز آهن را دارد. بیان ژن مربوط به گیرنده ترنسفرین در سلولهای در حال تکثیر و سلول های سرطانی بسیار بیشتر از سلولهای طبیعی است. بنابراین از این ویژگی میتوان در درمان سرطان ها استفاده نمود. از ترنسفرین علاوه بر رسانش آهن، جهت انتقال بسیاری از یونهای فلزی دیگر نیز استفاده میگردد. امروزه در پزشکی گرایش زیادی به استفاده از ترکیبات حاوی فلز وجود دارد. ازجمله میتوان به ترکیبات حاوی پلاتینیوم در شیمیدرمانی و ترکیبات حاوی طلا در درمان آرتریت اشاره کرد. سیستم ترنسفرین و گیرنده آن، میتواند کارایی رسانش این ترکیبات را تحت تأثیر قرار دهند.

پپتید RGD:

اینتگرینها، پروتئینهای چسبندگی سلولی هستند که توانایی اتصال به ماتریکس خارج سلولی و لیگاندهای خارجی را دارند. میزان بیان این پروتئینهای غشایی در سلولهای سرطانی افزایش مییابد. یکی از ویژگیهای اینتگرینها توانایی شناسایی موتیف RGD  است. بنابراین از این ویژگی میتوان در رسانش هدفمند استفاده نمود. مطالعهای که بر روی اتصال پپتید RGD بر روی میسلها به وسیله لینکر متشکل از PEG و کیتوزان انجام شد نشان داد که این میسل میتوانند در رهایش داروهای هیدروفوب مانند دوکسوروبیسین کاربرد داشته باشند.

فولات:
ویتامین B9 و یا فولات، ویتامینی ضروری برای سنتز اسیدهای نوکلوئیک است. مطالعات حاکی از آن است که میزان بیان گیرنده فولات در سلولهای سرطانی افزایش پیدا میکند. این موضوع باعث استفاده از فولات به عنوان لیگاند به منظور رسانش داروها شده است.

قندها:
میزان بیان گیرنده مانوز در ماکروفاژها و سلولهای دندریتیک بیشتر از سلولهای دیگر است. این موضوع زمانی اهمیت پیدا میکند که مشکلات رسانش هدفمند نانو ذرات به این سلولها مطرح میگردد. یکی از راه حلها در این مورد، استفاده از مانوز به عنوان لیگاند است.

هیالورونیک اسید:
هیالورونیک اسید یک گلیکوزآمینوگلیکان با وزن مولکولی بالا است که در ماتریکس خارج سلولی حضور دارد. واحدهای سازنده هیالورونیک اسید، دی ساکاریدهای تکراری متشکل از دی گلوکورونیک اسید و ان استیل دی گلوکوز آمین هستند. گیرنده هیالورونیک است CD44 است که در تنظیم تکثیر و حرکت سلولی نقش دارد. میزان بیان CD44 در سلولهای سرطانی به میزان زیادی افزایش پیدا میکند.

رسانش هدفمند ژن
بسیاری از بیماریهای انسانی تحت تأثیر جهشهای ژنتیکی ایجاد میشوند. که نتایج حاصل از این جهش ها میتواند باعث به هم ریختن مسیرهای متابولیکی، نقص در چرخه سلولی و مسیرهای سیگنالینگ شود. ژندرمانی که برای اولین بار در سال 1997 مطرح شد، این امکان را فراهم میسازد تا با ارائه ژن به عنوان دارو به جای مبارزه با علائم بیماری، بتوان مستقیماً با عامل ایجادکننده آن مقابله کرد. این ژن به وسیله حامل های مختلف ویروسی و یا غیر ویروسی وارد سلول و سپس وارد هسته میشوند و درنهایت عملکرد سلول را در جهت مطلوب تغییر خواهد داد (شکل 2). در سال 2006 سرطان ملانوما به طور موفقیت آمیزی به وسیله ژندرمانی معالجه شد و این موضوع زمینه تحقیقات بیشتر را فراهم ساخت؛ به طوریکه در سالهای اخیر شاهد پیشرفت هایی در این زمینه ازجمله واردکردن ژن به سلول های سوماتیک و کشف و کاربرد microRNA هستیم.

 

Kamran_Sarkandi202_2.jpg

شکل ۲. تصویری شماتیک از اصول اولیه ژن درمانی: ژن درمانی موردنظر و یا فاکتور رشد که عملکرد سلولی رو تحت تأثیر قرار می دھد می تواند در داخل حامل ھای ویروسی و یا غیر ویروسی قرار گیرد.


مولکول DNA به علت خاصیت هیدروفیلیک، اندازه بزرگ و همچنین وجود نوکلئازها نمیتواند به تنهایی به عنوان دارو مورداستفاده قرار گیرد و نیاز به حامل هایی به منظور رسانش آن به سلول هدف است. روش های بیشماری برای رسانش ژن، طراحی و استفاده شده اند. بااینحال مهمترین چالشی که در حوزه رسانش ژن وجود دارد، هدفمندسازی آن است. درواقع هدفمندسازی رسانش ژن اشاره به رسانش آن به یک سلول و یا یک اندامک خاص دارد. در کنار این موضوع استفاده از روش هایی که پاسخ التهابی را کاهش دهد و فعالیت ژن را به صورت بهینه حفظ کند نیز مطرح است. به منظور رسانش ژن از وکتورهای ویروسی و غیر ویروسی استفاده میشود. وکتورهای ویروسی این مزیت را دارند که در صورت استفاده از آنها میزان فعالیت ژن بالا خواهد بود؛ بااینحال، در آنها با مشکلاتی مانند ایمنی، سمیّت و عدم وجود حالت بهینه تولید در مقیاس بالا روبرو هستیم.

رسانش ژن به وسیله وکتورهای ویروسی
مهمترین وکتورهای ویروسی که در ژندرمانی مورد استفاده قرارگرفتهاند، آدنوویروسها، رتروویروسها و لنتی ویروسها هستند. ازاینبین، آدنوویروسها بهصورت متداول مورداستفاده قرارگرفتهاند. در مورد این ویروسها، کپسید ویروسی درواقع هدف ویروس را شناسایی میکند و باعث عملکرد اختصاصی آن میشود. 57 نوع آدنوویروس انسانی شناساییشده است که این 57 نوع ویروس به چندین گونه طبقهبندی میشوند که با حروف الفبا نامگذاری میشوند. گونه های A و C تاF  رسپتورهای کوکساکی را شناسایی میکنند. این گیرنده یکی از گیرندههای چسبندگی سلولی است که با ماتریکس خارج سلولی واکنش میدهد. ویروسهای مربوط به گروه B پروتئین CD46 را شناسایی میکنند. این گیرنده نیز از پروتئینهای غشا ترانس نوع 1 است که در تنظیم سیستم کمپلمان درگیر است. مشکل استفاده از این ویروسها تعداد گیرنده کمتر در برخی سلولهای هدف است و این موضوع نیاز به استفاده از دوز بالاتری از ویروس را میطلبد. از طرف دیگر مطالعات نشان میدهد که ویروس توانایی آلوده کردن برخی سلولهای غیراختصاصی را دارد. تزریق و یا استفاده بهصورت خوراکی، ساده ترین راه ممکن برای رسانش ویروس است؛ اما با توجه به اینکه ویروسها از محل تزریق پخش میشوند، نیاز به دوز بالا برای درمان است که بحث پاسخ ایمنی، استفاده از آن را محدود میسازد. بر همین اساس، مهمترین مشکلی که این ویروسها دارند تمایل آنها به ایجاد پاسخ ایمنی قوی در دوزهای بالاست. استفاده از ویروس های مرتبط با آدنوویروسها به منظور رسانش ژن جهت درمان بیماریهای ارثی و نورودژنریتیو شبکیه چشم، نتایج موفقیتآمیزی را ارائه داده است.
گروه دوم رتروویروسها هستند که عملکرد وکتوری آنها بهمنظور انتقال ماده ژنتیکی در سال 1980 کشفشده است. این ویروسها توانایی انتقال ماده ژنتیک تا 8 kb را دارند. دارای پوشش لیپیدی بوده و به منظور ورود به سلول از تعامل بین گیرنده های سلولی (CDs) و پروتئینهای کد شده توسط ویروس استفاده میکنند. پروتئینهای سطح پوشش ویروسی، میتوانند تغییر داده شوند. به بیاندیگر ترکیب پروتئینهای پوششی کایمریک با ذرات ویروسی باعث انتقال اختصاصی ذرات ویروسی به سلولهای موردنظر میشود. بااینحال، در مورد رتروویروسها اتصال آنتیبادی و یا لیگاندهایی که هدف از آن تغییر اختصاصیت ویروس است، نتیجهبخش نیست. به بیان دیگر، اندازه این ترکیبات بزرگ است و این موضوع مانع از عملکرد صحیح ویروس میشود. رتروویروسها بهصورت پیوسته ژنوم خود را در حین تکثیر میتوزی به میزبان های جدید منتقل میکنند. این موضوع از این نظر حائز اهمیت است که در اکثر مواقع این ویروس ها بافتهای طبیعی را تحت تأثیر قرار نمیدهند و درواقع هدف آنها تومورهایی است که به سرعت تکثیر میشوند. بنابراین با استفاده از آنها به صورت اختصاصی میتوان بافت های توموری را هدف قرار داد. البته این اختصاصیت قطعی نیست و دیگر سلولهای تکثیرشونده بدن که گیرنده های رتروویروس را دارند میتوانند توسط ویروس آلوده شوند. مزیت رتروویروس به آدنوویروس در الحاق ژنوم آن با ژنوم سلول هدف است و این موضوع میتواند به بیان دائم ژن در سلول های هدف بیانجامد.
سومین دسته ویروسی که کاربرد زیادی در رسانش ژن دارند، لنتی ویروسها هستند که در سالهای اخیر مطالعات زیادی روی آنها صورت گرفته است. ویژگی لنتی ویروسها در آلوده کردن سلولهای post mitotic که توانایی تکثیر ندارند، است. بنابراین این وکتورها برای سلولهایی که به طور کامل تمایزیافته هستند، مناسب میباشند. به دلیل این ویژگی از این ویروسها میتوان جهت بیان ژن در سلولهای نورونی استفاده نمود. نتایج استفاده از این ویروسها برای درمان بیماران مبتلابه پارکینسون نتایج جالب و رضایت بخشی را ارائه داده است..

رسانش ژن به وسیله وکتورهای غیر ویروسی
مفهوم پایهای در ژندرمانی در این است که بتوان ژن را در سلولهای اختصاصی بیان کرد تا به کمک آن به درمان بیماریها پرداخت. وکتورهای غیر ویروسی به دو گروه فیزیکی و شیمیایی طبقه بندی میشوند؛ از روشهای فیزیکی رسانش ژن میتوان به تفنگ ژنی والکتروپوریشن اشاره نمود. در روش تفنگ ژنی DNA پوشیده شده با فلز، از بافت با سرعت ثابت عبور میکند. ازجمله فلزاتی که برای پوشش دهی استفاده میشود میتوان به طلا، تنگستن و نقره اشاره کرد. در این روش برای رسانش هدفمند، نیازی به رسپتوری خاص نیست و تنها مشکل آن بیان ژن موقتی است. این روش مؤثرتر از دیگر روشهای غیر ویروسی است. الکترودهایی که در الکتروپوریشن استفاده میشوند، باید درجایی از بدن که هدف ترنسفکشن هستند قرار گیرند. ازجمله مشکلات این روش مؤثرترین فاصله برای الکترودها است که در حدود 1 سانتیمتر است و این موضوع استفاده از آن را برای مناطق وسیعتر محدود میکند. از طرف دیگر، ازآنجاییکه ولتاژ اعمال شده به الکترودها آسیبهای جدی و در برخی مواقع غیرقابلبرگشت به بافتها وارد میکند، نمیتوان از آن برای اندامهای داخلی استفاده کرد.
وکتورهای غیر ویروسی رسانش ژن که بر پایه روشهای شیمیایی عمل میکنند، با استفاده از پلیمرهای طبیعی و سنتزی ساخته میشود و ازجمله آنها میتوان به پلیمرها، لیپوزومها، دندریمرها و لیپیدهای کاتیونی اشاره کرد. پلیمرها، ساختارهای زنجیر بلندی هستند که از واحدهای مونومری تشکیلشدهاند و از آنها میتوان به PEG، سیلیکون و پلیاتیلن وینیل اشاره نمود. این ترکیبات این توانایی را دارند که DNA را در اندازه های کوچک فشرده سازند. از طرف دیگر، بار منفی DNA را پوشش میدهند تا عبور و اندوسیتوز آن را از غشای سلول تسهیل کنند. در آزمایشهای مختلف ثابت شد که اتصال ژن پروآپوپتوتیک TRAIL به پلیمرهای سنتزی و هدفمندسازی آنها به وسیله پپتید RGD میزان رشد تومورهای گزانتوگراف هم در شرایط طبیعی داخل بدن و هم در شرایط آزمایشگاهی به طور معناداری کاهش مییابد. ازآنجاییکه این ترکیبات سمیّت پایینی نیز دارند، بنابراین کاندیدای مناسبی برای رسانش هدفمند ژن هستند. گروه دوم یعنی لیپوزومها سیستمهای رسانش کلوئیدی هستند که برای اولین بار در سال 1987 به وسیله فلگنر بهعنوان حامل رسانش ژن مورداستفاده قرار گرفت. لیپوزوم ها دارای دو فاز آبی و فسفولیپیدی هستند که دارو در فاز آبی قرار میگیرد و تاکنون از آنها به عنوان حامل کارسینوژنیکها، ضد قارچها، ضد پارازیتها، ضد ویروسها، داروهای ضدالتهاب، هورمونها و DNA استفادهشده است. در مقایسه با وکتورهای ویروسی، لیپوزومها بهسادگی ساخته میشوند و آسیبی به سیستم زنده نمیزنند. بااینحال، در شرایط طبیعی بدن مؤثر نیستند، علت این موضوع این است که هدفمندسازی آنها به سلول هدف به آسانی صورت نمیگیرد. این موضوع باعث کاهش بیان ژن میگردد. ازجمله تلاشها برای هدفمندسازی این ترکیبات میتوان به کانجوگیشن این وکتورها با آنتیبادیهای مونوکلونال به منظور رسانش هدفمند اشاره کرد. گروه سوم از وکتورهای غیر ویروسی شیمیایی، دندریمرها هستند. دندریمرها در اواخر 1970 و اوایل 1980 پا به عرصه نهادند. این ترکیبات دارای شاخه هایی هستند که از هسته مرکزی منشأ میگیرند. ازآنجاییکه دارای شاخه های زیادی هستند، حجم بالایی از دارو را هم میتوانند حمل کنند. مهمتر از آن اینکه میتوان عوامل هدفمندسازی را به صورت کوالان به آنها متصل کرد و به همین علت، عملکرد بالایی در هدفمندسازی دارند. مطالعات نشان میدهد دندریمرهایی که حاوی نانو ذرات طلا بودند و با فولات نشانه گذاری شدند هم کارایی بالاتر و هم سمیّت بسیار پایینی داشتند. گروه آخر، یعنی لیپیدهای کاتیونی ترکیباتی با گروه سر دارای بار مثبت و هیدروفیلیک که به دم هیدروفوب متصل شده اند، میباشند. فلنگر و گروهش از اولین پیشگامان استفاده از این ترکیبات به عنوان حامل های ژنی بودند. از لیپیدهای کاتیونی میتوان به DOTMA، DOTAP وDCCho اشاره کرد. مشکل این ترکیبات ناپایداری و غیرفعال شدن آنها در خون است که مانعی در برابر رسانش هدفمند است، به صورتی که در مقایسه با روشهای ذکرشده در بالا، هدفمندسازی بسیار ضعیفی دارند.

رسانش هدفمند سلول:
درمان سلولی روشی درمانی است که در آن از سلول به عنوان عامل درمانی استفاده میشود. به عنوان مثال، سلولهای لنفوسیتی نوع T توانایی مقابله با سلولهای سرطانی را دارند و میتوان در ایمنی درمانی از آنها استفاده کرد. مطالعات پیرامون درمان سلولی در قرن 19آغاز گردید، بااینحال پیشرفت اصلی زمانی بود که در میانه های قرن بیست مطالعات بر روی پیوند مغز استخوان نتایج موفقیت آمیزی را ارائه داد. این مطالعات اهمیت سلولهای بنیادی را نشان میداد. به اینترتیب استفاده از سلولهای بنیادی هسته مرکزی مطالعات مربوط به درمان سلولی را ایجاد کرد. سلول های بنیادی به جمعیت سلولی اطلاق میگردد که به صورت تمایز نیافته هستند و قابلیت تمایز به سلول های مختلف را دارند. از این ویژگی سلوله ای بنیادی، میتوان برای ترمیم بافتها مختلف آسیبدیده استفاده کرد. ازآنجاییکه آسیبهایی مانند ضایعات نخاعی و سکته های قلبی برگشتناپذیر هستند، مهمترین کاربرد سلول های بنیادی در سلول درمانی مربوط به این بیماریها است، اما معمای بزرگی که در درمان این بیماریها وجود دارد این است که بهترین راه برای رساندن سلولها به محل آسیبدیده چیست؟ روشهای تزریقی سنتی که برای مدلهای حیوانی محبوب هستند، پاسخگوی درمان بیماریه ای انسانی نیستند، چراکه در این روشها سلولها آسیب میبینند و تعداد کمی از آنها به بافت هدف میرسند. برای حل این مشکلات دانشمندان به دنبال تدابیر جدیدی هستند تا با استفاده از مواد زیستی و ابزارهای جراحی، کارایی سلول درمانی را افزایش دهند. در ادامه به بررسی نخاع و قلب بهعنوان بافتهای مدل و چگونگی متمرکز ساختن اختصاصی سلولها در قسمتهای آسیبدیده پرداخت خواهد شد.

رسانش هدفمند سلولها به سیستم عصبی:
در سیستم عصبی مرکزی بسیاری از سلولهای بنیادی ازجمله سلولهای بنیادی عصبی، خونساز، استروما مغز استخوان، سلولهای مشتق شده از سلولهای بنیادی جنینی و پلوروپتوژن القاشده، نتایج مشابهی را برای رسانش هدفمند دارو ارائه داده اند. به صورتی که پس از رسانش، بهسرعت از دست رفتن سلولها مشاهده شد. مطالعات اخیر در مورد سه روش رسانش نخاعی، تزریق داخل وریدی و تزریق مستقیم که به منظور رسانش سلوله ای استروما مغز استخوان به نخاع استفاده میشوند، حاکی از آن است که سه هفته پس از تحویل سلول ها، رسانش به نخاع غیر مؤثر بوده است. به صورتی که در تزریق مستقیم 6.1%، نخاعی 3.4% و داخل وریزی 1.6% از سلولها جذب محل آسیبدیده شدند. در صورت تزریق سلولها به سیستم عصبی محیطی نیز نتایج مشابهی حاصل میشود. در مطالعه دیگری مشخص شد که در صورت استفاده از داروهای ضدالتهابی، فاکتورهای رشد و مهارکننده های ایمنی، زنده ماندن سلولها تا %40 افزایش یافت. با توجه به نتایج ضعیف تزریق مستقیم، مطالعات به سمت استفاده از روشها تکمیلی میروند. ازجمله این روشها میتوان به استفاده از ماتریکسهای خنثی اشاره کرد. در این روش با استفاده از هیدروژلها، یک چارچوب در اطراف نخاع ایجادشده که باعث تمرکز و رشد سلولها در محل آسیب میشوند. در مطالعه ای که به وسیله گروه شویچست انجام گرفت نشان داده شد که زنده ماندن سلولها در این روش به دو برابر افزایش پیدا میکند. به منظور افزایش کارایی، این گروه تحقیقاتی لوله های منفذ دار از جنس هیدروژل را تولید کردند که سلولها در داخل این لوله ها قرار میگرفتند. این روش، زنده ماندن و تمایز سلولی را در شرایط داخلی بدن تقویت نمود. هیدروژلها دارای انعطافپذیری بالایی هستند، بنابراین بهسادگی به اشکال مختلف درمیآیند. از سوی دیگر این ترکیبات دارای ساختار 3 بعدی هستند و ساختار ماتریکس خارج سلولی را تقلید میکنند و درنهایت منفذ دار هستند که باعث جریان پیدا کردن مواد مغذی از بافت های اطراف میگردد (شکل3 ).

Kamran_Sarkandi202_3.jpg

شکل ۳: عناصر کلیدی در ساخت یک داربست هیدروژل


رسانش هدفمند سلولها به قلب:
مطالعات اخیر نشاندهنده مؤثر بودن سلول درمانی در بهبود سکته های قلبی است. جایگیری و زنده ماندن، به عنوان فاکتورهای تمرکز سلولی بحثی اصلی محسوب میشود. به طور کامل مشخص شده است که تعداد محدودی از سلولها بعد از تزریق باقی میمانند؛ به صورتی که با تزریق سلولها به صورت Intramyocardial و Intracoronary سلولها با جریان خون حذف میشوند. علاوه بر جریان خون، سلولها به خودی خود تمایل به پخش شدن از جایگاه تزریق دارند. جهت افزایش کارایی رسانش سلول میبایست از دوز بالای سلولی استفاده گردد. با توجه به این موضوع، بررسیها به سوی استفاده از ماتریکسها، هیدروژلها و دست ورزی ژنتیکی سلولها میرود. همانطور که در مورد نخاع نیز بحث شد، استفاده از هیدروژلها باعث متمرکز شدن سلولها در محل آسیبدیده میشود؛ درنتیجه، کاهش تعداد سلولها را وجود نخواهد داشت. از این گذشته، با توجه به اینکه میتوان فاکتورهای رشد را در این هیدروژلها قرار داد، مرگ برنامهریزیشده سلولی نیز کاهش پیدا خواهد کرد. علاوه بر ماتریکسها، شرطی کردن سلولها نیز یک استراتژی دیگر است که استفاده از آن نشان دهنده تمرکز طولانی مدت سلولها در قسمت آسیبدیده قلب است. در این روش، سلولها را در معرض محرکهای فیزیکی و فاکتور رشد قرار میدهند تا تمرکز سلولها و طول عمر آنها تقویت یابد. به طوریکه پس از تزریق داخل وریدی سلولها به قلب موش بعد از 8 هفته، مشخص شد که میزان زنده ماندن سلولها تقویت گردید. روش دیگر، استفاده از ترکیباتی است که باعث باز شدن کانالهای پتاسیمی میتوکندریایی میگردد. به عنوانمثال استفاده از دیازاکسید باعث افزایش دو برابری زنده ماندن سلولهای میوبلاست اسکلتی بعد از تزریق به قلب آسیبدیده موش گردید. در معرض قرار دادن سلولها با فاکتورهای رشد نیز در این حوزه مطالعاتی قرار میگیرد. برای نمونه استفاده از فاکتور VEGF در مطالعات بسیاری موردبررسی قرارگرفته است و نتایج بر این اساس است که استفاده از این فاکتور به جایگیری سلولها کمک شایانی میکند. استفاده از فاکتور SDF-1 نیز نتایج مشابهی را ارائه میکند. استفاده از روشهای ذکرشده به طور ترکیبی، نتایج بسیار رضایت بخشی را ارائه میدهد. به طوریکه اگر به طور ترکیبی از مارتی ژل بهعنوان ماتریکس هیدروژلی، از پپتیدهای مشتق شده از Bcl-XL به عنوان مهارکننده مسیر میتوکندریایی مرگ سلولی، از پیناسیدیل (بازکننده کانال پتاسیمی) بهعنوان عامل پیششرط، از IGF-1 به عنوان فاکتور پیش بقا و از Z-VAD-FMK به عنوان مهارکننده کاسپازها استفاده گردد، جایگزینی و درنتیجه تمرکز سلولی به میزان زیادی افزایش خواهد یافت. سومین روش بهمنظور تمرکز بیشتر سلولها در بافت آسیبدیده، استفاده از سلولهای مهندسیشده است. با این روش میتوان سلولهایی ایجاد کرد که به طور دائمی فاکتورهای پیش بقا را بیان کنند. گروه مانجی سلولهای بنیادی مزانشیمی را به منظور افزایش بیان پروتئین Akt بهوسیله رتروویروسها، ترانسفکشن و سلولهای حاصله را به قلب موش تزریق کردند ؛ نتایج کار آنها نشان داد که اندازه بخش مرده قلب کوچکتر از نمونه های کنترل بود. مطالعه دیگری که به ترانسفکشن کردن سلولهای کاردیومیوبلاست مشتق شده از سلولهای بنیادی جنینی به وسیله آدنوویروسها پرداخته بود، نتایج مشابهی را نشان داد؛ در این تحقیق ژن Bcl2 که محصول آنیک پروتئین آنتیآپوپتوتیک است تظاهر بیشازحد داشت و پاسخ مناسبی را به منظور تمرکز و زنده ماندن سلولها ارائه داد. بااینکه استفاده از مهندسی ژنتیک روش جالبی به نظر میرسد، دارای محدودیتهایی است؛ ازجمله تغییر ژنتیکی نباید به عملکرد سلولها آسیب برساند. افزایش بیان ژنهای پیش بقا ایجاد خاصیت آنکوژنیک میکند که باید تبعات آن موردبررسی قرار گیرد و همچنین ایمن بودن وکتورهای ویروسی نیز چالش بسیار مهمی برای این روش است.

نتیجه گیری
به طورکلی امروزه هدف اصلی دارورسانی، هدفمندسازی داروهاست تا بتوانند به صورت انتخابی مورداستفاده قرار گیرند. با این هدف، کارایی داروها را بالا خواهد رفت و در کنار آن، اثرات جانبی را کاهش مییابد. درنتیجه باید به این موضوع کمی جامعتر بنگریم. نقشه کلی، باید به این صورت باشد که ما برای درمان بیماری میبایست افراد مناسب را با روش هدفمندسازی مناسب با داروی مناسب و درنهایت باهدف مناسب درمان کنیم. طبعاً هرکدام از این مراحل پیوسته با خطاهایی همراه هستند و هیچوقت کارایی آنها 100 درصد نیست. بااینحال، تلاشها برای بهینه کردن روشها ادامه دارد. در حال حاضر هدفمندسازی در حالت زیر بهینه قرار دارد و مطالعات پیش رو به بالا بردن کارایی آنها خواهد پرداخت.
در مورد داروهای کوچک مولکول، رشد چشمگیر علمی در حوزه تولید ساختارهای مختلف نانو ذرات و هدفمندسازی آنها به وسیله لیگاندهای اختصاصی، انقلابی را ایجاد کرده است. بااینحال، بیشتر مطالعات در مورد سلول های سرطانی است، چراکه گیرنده های سطحی سلولهای سرطانی ازلحاظ نوع و میزان بیان با سلولهای دیگر متفاوت هستند. این الگوی متفاوت گیرنده های غشایی در دیگر سلولها نیز وجود دارد و باید برای درمان دیگر بیماریها موردتوجه و مطالعه قرار گیرد. همچنین بعضی از گیرنده ها به غیراز سلولهای سرطانی، در دیگر سلولها نیز وجود دارد که این موضوع اختصاصیت هدفمندسازی درمان را کاهش میدهد؛ لذا باید سیاستهایی برای اختصاصیتر کردن هدفمندسازی اتخاذ گردد. در ژندرمانی این مزیت استفاده از ویروسها وجود دارد. ازآنجاییکه ویروسها کاملاً اختصاصی هستند میتوان برای سلولهای خاص، ویروسی اختصاصی طراحی نمود. بااینحال ویروسها نیز مشکلات خاص خودشان را دارند و باعث پاسخ ایمنی میشوند و یا تکثیر DNA انتقالی به وسیله آنها محدود میشود که این موضوع میتواند پاسخ سیستم زنده در مقابل ویروس باشد. درنتیجه، استفاده از وکتورهای غیر ویروسی برای رسانش مولکول DNA مطرح میشود. این دستگاه ها با توجه به عدم مشکلات وکتورهای ویروسی، عیوبی دیگر ازجمله کارایی پایین را دارند. بنابراین میبایست به سیاستهای مربوط به داروهای کوچک مولکول، یعنی اختصاصیتر کردن هدفمندسازی وکتورهای غیر ویروسی بازگشت. در سلول درمانی هدفمندسازی کمی متفاوت است، به عبارتی نمیتوان گیرنده های سطحی سلولها را برای جایگیری مناسب سلولها دستکاری نمود. دستکاری سلولها، میتواند آسیب های جبرانناپذیر به دنبال داشته باشد. درنتیجه، اختصاصی کردن محیط سلول مطرح میشود؛ استفاده از هیدروژلهای الگودار که به وسیله ترکیباتی همچون پپتیدهای RGD اختصاصی میشوند، ازجمله این موارد هستند که مانع از بین رفتن سلولها میشوند. به هرحال هدفمندسازی رسانش بحثی بسیار جذاب است که تحقیق در این زمینه همچنان محققان را امیدوار به آینده قرار میدهد.

منابع
1. Walsh, G., Biopharmaceuticals: Biochemistry and Biotechnology. John Wiley & Sons, 2013.
2. Sekhon, B.S., Biopharmaceuticals: An Overview. Thai J. Pharm, 2010: p. 1-19.
3. Strebhardt, K., and Axel Ullrich, Paul Ehrlich’s Magic Bullet Concept: 100 Years of Progress. Nature Reviews Cancer, 2008: p. 8:473-480.
4. Feng S-S, C.S., Chemotherapeutic Engineering: Application and Further Development of Chemical Engineering Principles for Chemotherapy of Cancer and Other Diseases. Chem Eng Sci 2003: p. 58:4087-4114.
5. Yamauchi H, N.Y., Suzuki N, Application of Nanotechnology to Drug Delivery Systems. Fragrance Journal  2003: p. 31: 74-80.
6. Kohli A, A.H., Potential Use of Nanoparticles for Transcutaneous Vaccine Delivery: Effect of Particle Size and Charge. Int J Pharm 2004: p. 275:13-17.
7. Peppas, N., Intelligent Therapeutics: Biomimetic Systems and Nanotechnology in Drug Delivery. Adv Drug Deliv Rev, 2004: p. 56:1529-1531.
8. Piskin, E., Molecularly Designed Water Soluble, Intelligent, Nanosize Polymeric Carriers. Int J Pharm 2004: p. 277:105-118.
9. FARHANGI, B., et al., THE SURVEY OF CYTOTOXIC EFFECT OF DENDROSOMAL NANO CURCUMIN ON 4T1 METASTATIC MODEL OF BREAST CANCER. 2014.
10. Esmatabadi, M.D., et al., Comparative evaluation of curcumin and curcumin loaded-dendrosome nanoparticle effects on the viability of SW480 colon carcinoma and Huh7 hepatoma cells. Research Journal of Pharmacognosy (RJP), 2015. 2(3): p. 9-16.
11. Seale-Goldsmith MM, L.J., Nanobiosystems. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol, 2009: p. 1:553–567.
12. Bumb A, e.a., Preparation and Characterization of a Magnetic and Optical Dual-Modality Molecular Probe. Nanotechnology, 2010: p. 21:175704.
13. Pascu SI, e.a., Towards Nanomedicines: Design Protocols to Assemble, Visualize and Test Carbon Nanotube Probes for Multimodality Biomedical Imaging. Philos. Transact. A Math Phys. Eng. Sci, 2010: p. 368:3683–3712





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

الکترومغناطیس در مهندسی بافت های زنده

نویسنده: مهندس فرزانه اعوانی، دانشجوی روزانه مقطع کارشناسی ارشد مهندسی بافت دانشگاه صنعتی امیرکبیر

الکترومغناطیس در مهندسی بافت های زنده دریافت فایل - 238KB

مهندسی بافت به کمک محرک های فیزیکی مانند تحریکات مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی روشی موفق و نسبتاً کم هزینه برای تسریع فرآیندهای مربوط به بازسازی بافتی را ارائه داده است. این محرک ها به طور مؤثر شرایط ماتریس خارج سلولی را تقلید کرده و سبب القای رفتار سلولی مناسب برای بازسازی بافتی میشوند. محرک های محیطی این امکان را فراهم میآورند تا سلول ها به کمک گیرنده های سطحی خود تغییرات ایجادشده در سطح نانو و میکرو را دریافت کنند. انتقال این سیگنال ها به داخل سلول سبب تغییر رفتارهای سلولی به ویژه رشد، جهت گیری، مهاجرت و تمایز سلولی خواهد شد.

الکترومغناطیس
الکترومغناطیس شاخهای از علم فیزیک است که به مطالعه نیروی الکترومغناطیسی میپردازد. نیروی الکترومغناطیس نوعی برهم کنش فیزیکی میان ذرات با بار الکتریکی است. این نیرو به صورت میدانهای الکترومغناطیس مانند میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و نور ظهور مییابد. میدان الکترومغناطیس میدان تولیدی توسط ذرات باردار است که بر رفتار سایر ذرات باردار موجود در نزدیکی میدان اثر میگذارد. میدان الکترومغناطیس به صورت ترکیبی از میدان الکتریکی و مغناطیسی در نظر گرفته میشود. میدان الکتریکی توسط بارهای ساکن و میدان مغناطیسی توسط بارهای متحرک ایجاد میشود. فرم انتقال انرژی الکترومغناطیس به صورت بسته هایی به نام کوانتا با فرکانس ثابت است. بنابراین یکی از مشخصه های اصلی که یک میدان الکترومغناطیس را تعریف میکند فرکانس یا طول موج معادل است. امواج الکترومغناطیس با توانایی شکست اتصالات میان مولکولی امواج یونیزه کننده و در غیر این صورت امواج غیر یونیزه کننده نامیده میشوند. در مطالعات درمانی بر پایه ی الکترومغناطیس، میدان هایی با فرکانس 0 تا 110 هرتز میدانهای با فرکانس خیلی پایین محسوب میشوند.

Avani_Electromagnetic202_1.jpg

شکل ۱. محدوده ی امواج الکترومغناطیس


نقش الکترومغناطیس در اندام زایی

در طول فرآیند تکوین، میدانهای الکتریکی از جریانهای یونی داخلی ناشی میشود. برای هدایت مهاجرت سلولی، گرادیان میدانهای الکترومغناطیس داخلی در جنین لازم است. این گرادیان میدان الکترومغناطیسی با تغییرات ولتاژ میان محیط داخل و خارج سلولی شکل میگیرد. تغییرات ولتاژ نیز با جذب سدیم از محیط خارج سلولی شکل میگیرد و تغییرات پتانسیل ایجادشده وابسته به موقعیت زمان است و در مراحل مختلف تکوین فعال و غیرفعال میشود. جریان های یونی مسئول ایجاد گرادیان ولتاژ است که متقارن با حوادث مورفوژنی در طول رشد و الگوده ی جنین است. گرادیان ولتاژ از طریق اتصالات گپ بین فضای خارج سلولی و داخل سیستوپلاسم سلولی پخش میشود. این گرادیان ها قابلیت نفوذ در غشای سلولی و حتی غشای هسته را از طریق مکانیسم های انتقال سیگنال دارا میباشند؛ درحالیکه میدانهای الکترومغناطیس از طریق گیرنده های سطح سلول مانند کانال های یونی دریافت میشوند و سپس به کمک واسطه های پروتئینی مختلف انتقال مییابند. کانالهای غشایی دارای تاخوردگی های پروتئینی هستند که مانند بسیاری از پروتئینها کانفورماسیون خود را در پاسخ به محرکه ی محیطی مانند ولتاژ تغییر میدهند. بر اساس آنچه گفته شد رابطه ی میان گرادیان ولتاژ و الکترومغناطیس و پاسخ سلولی در دورهی جنینی قابل درک است. در طول دورهی جنینی میدان الکترومغناطیس بیشتر در طول دورهی گاسترولا فعال است و بر حرکات سلولی مورفوژنی اثرگذار است. به علاوه الکترومغناطیس مستقیماً تمایز سلولی را نیز تحت تأثیر قرار میدهد.

خواص الکتریکی و مغناطیسی در بدن
همهچیز در سیستمهای زنده در حال حرکت است و میدان مغناطیسی متغیر، میدان الکتریکی متغیر تولید میکند. این امر مبنای قانون فارادی است که مشتمل بر برهمکنش یک میدان مغناطیسی و یک مدار الکتریکی برای تولید نیروی محرکه است. میدان های الکترومغناطیس و الکترومغناطیس پالسی در بدن از حرکت ماهیچه ها، تاندون ها و سیستم ماهیچه ای-استخوانی ناشی میشود. به علاوه تغییر مکانیکی استخوان در حالت خشک سبب بروز خاصیت پیزوالکتریک میشود. اما در حالت مرطوب خاصیت پیزوالکتریک قابل چشم پوشی است. در حالت مرطوب پتانسیل تولیدی به واسطه ی تنش، تحت مکانیسم های دیگری مانند پتانسیل جریانی یا فرآیند الکتروکینتیک ایجاد میشود. سایر بافت های همبند به واسطه ی حضور مولکول های رشتهای مانند کلاژن، کراتین، فیبرین، الاستین و .... نیز از خود خاصیت پیزوالکتریک نشان میدهند. ماتریس خارج سلولی غضروف هیالان نیز دارای خاصیت پیزوالکتریک است. به هرحال میدان الکترومغناطیس حاصل از هر یک از این مکانیسم ها قابلیت نفوذ در بافت ها را خواهد داشت.
ریتم سیستم ماهیچه ای و خصوصیات پالسی سیستم گردش خون میدانهای الکترومغناطیس را در بدن ایجاد میکند. فعالیت مغزی فرم سینوسی میدان های الکترومغناطیس است. دانسیته جریان در حالت معمول 1تا 10 میلیآمپر بر دقیقه است ولی در هنگام فعالیت دانسیته ی جریان 1000 میلیآمپر بر دقیقه  است. بنابراین هر سیکل متابولیکی، به صورت یک موج سینوسی با فرکانس مشخص است. این نوسانات از دورهی جنینی آغازشده و سبب آرایش یافتگی بافتی میشود. فرکانس نیروی الکترومغناطیس در بدن غالباً در محدودهی فرکانسی بسیار پایین است.

اثرات الکترومغناطیس
فرآیندهایی مانند مهاجرت سلولی، تکثیر و تمایز سلولی، کپیبرداری و بیان DNA بیان فاکتورهای رشد، سیگنالینگ نیتریک اکسید، تنظیم سایتوکینها و بسیاری دیگر از فرآیندهای سلولی و فراسلولی تحت تأثیر میدان الکترومغناطیس قرار میگیرند. این آثار در حین اعمال میدانهای با فرکانس پایین (30 تا 3000 کیلوهرتز) و فرکانس بسیار پایین (3 تا30کیلوهرتز) به سبب بازده درمانی و ایمنی زیستی بسیار موردتوجه هستند.

سلول درمانی
مطالعات بسیاری حاکی از آن است که میدانهای الکترومغناطیس قابلیت اثرگذاری زیادی بر تکثیر و تمایز سلولها دارد. از این پتانسیل میتوان در سلول درمانی استفاده کرد. در بررسی انجام شده توسط کارلو و همکاران سلولهای پیش ساز ماهیچهای، در معرض میدان الکترومغناطیس با فرکانس بسیار پایین تولیدی توسط یک سیکلوترون قرار گرفتند. اعمال میدان سبب کاهش رشد سلولی، افزایش تغییر فازی G0/G1  و افزایش بیان مارکرهای ماهیچه ای شد.

ترمیم زخم
میدانهای الکترومغناطیس پالسی با شدت کمتر از100 هرتز وmT  3 در تسریع فرآیند ترمیم زخم مؤثر شناخته شده است. این آثار شامل کاهش زمانترمیم، کاهش زمان عود، کاهش عمق زخم و کاهش درد در زخمهای وریدی است. تسریع شکلگیری اولیه بافت همبند و شبکهی عروقی، سنتز کلاژن و اپیتلیزاسیون از دیگر آثار اعمال میدان الکترومغناطیس درترمیم زخم است.

ترمیم عصبی
در سالهای اخیر تلاش بسیاری برای تمایز سلولهای بنیادی به سلولهای عصبی از طریق میدانهای الکترومغناطیس صورت گرفته است. در بررسی انجام شده توسط Cho و همکاران تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سلولهای عصبی از طریق امواج الکترومغناطیس موردبررسی واقع شده است. سلولهای بنیادی مزانشیمی در معرض میدان الکتریکی و میدان الکترومغناطیس سینوسی پیوسته واقع شدند. پس از اعمال میدان، سلول ها به سلولهای بنیادی عصبی تمایزیافته و پسازآن نیز بیش از استروسیت ها و الیگودنروسیتها به نورونها تمایز یافتند. تمایز سلولهای مزانشیمی به نورون ها به فعال شدن مسیر سیگنالی (cAMP response element binding-protein (CREB نسبت داده شده است.
مکانیسم دقیقی برای نحوه اثر الکترومغناطیس بر تمایز سلولی شناخته شده نیست. بااینوجود برخی بررسیها از اثر الکترومغناطیس برافزایش غلظت گونه های واکنشی اکسیژن در سلول حکایت دارد. برخی مطالعات از ارتباط میان افزایش گونه های واکنشی اکسیژن و تعداد سلولهای تکثیرشده و تمایزیافته خبر میدهند.

ترمیم استخوان
درترمیم استخوان، میدانهای الکترومغناطیس پالسی موردتوجه واقع شده اند. میدانهای مغناطیسی در ایجاد پیوستگی میان استخوان و کاشتنی، افزایش تودهی استخوانی، افزایش میزان کلسیم و تسریع شکستگی های استخوانی مؤثر شناختهشده است. هردو گروه میدان های مغناطیسی استاتیک و دینامیک بر رفتار سلولهای پیش ساز استخوانی مانند سلولهای مزانشیمی، سلولهای ردهی استخوانی مانند MG63 و سلولهای نورمال استخوانی مؤثر شناختهشدهاند.

مکانیسم اثر الکترومغناطیس در بدن
میدانهای الکترومغناطیس قابلیت اثرگذاری بر واکنشهای بیوشیمیایی و رفتار مولکول های باردار در نزدیکی غشای سلولی را دارا میباشند. میدانهای مغناطیسی با اعمال نیرو بر مولکول های باردار در حال حرکت مانند یونها، تولید میدانهای الکتریکی در اجزای هادی، تغییر نرخ نفوذ مواد در غشا، تغییر زاویه ی پیوندها و تغییرات ساختاری پروتئینها بر رفتارهای سلولی اثر میگذارند. برخلاف میدانهای الکتریکی که به سبب خاصیت دیالکتریک غشای سلولی پوشیده میشوند، گرادیانهای مغناطیسی قابلیت نفوذ در لایه های زیرین بافتی و اثرگذاری بر ارگانلهای سلولی را دارا میباشند. نکته ی مهم در کاربرد الکترومغناطیس ایجاد آثار فیزیولوژی در محدودهی مشخصی از پارامترها است. برهم کنش میان سلولها و میدان الکترومغناطیس غالباً در خارج از غشای سلولی و گاهی در پروتئینه ای غشایی رخ میدهد.
یک حد آستانه برای برهمکنش میان میدان الکترومغناطیس و فعالیتهای آنزیمی وجود دارد. به عنوانمثال این آستانه برای Na-K-ATPase برابر باmG  3-2، برای cytochrome oxidase برابر باmG 6-5، برای  decarboxylase ornithine کمتر از mG20 و برای پروتئینهای استرس کمتر از mG8 است. رزونانس و پیوستگی عامل اصلی ایجاد آثار بزرگ با آستانه های کوچک است. مطالعات نشان داده است که ولتاژ الکتریکی به اندازه ی 1 میلی ولت پس از 10 ثانیه با عملکرد کمتر از 108 کانال یونی حاصل میشود. بنابراین میدانهای الکترومغناطیس خیلی قوی برای تحریک سلولها موردنیاز نیست.  میدان هایی در حدود پیکو و نانو تسلا با رزونانس مناسب برای تحریک سلولی کافی خواهد بود. اینکه چگونه و چه مکانیسم سلولی قادر به تبدیل این میدانهای کم انرژی به فرآیندهای سلولی باانرژی بیشتر است سؤالبرانگیز است. مکانیسمهای پیشنهادی برای این فرآیند به شرح زیر است:
الکترومغناطیس بر فرآیند جذب و اتصال یونها اثرگذار است. برهمکنش لیگاند-گیرنده در غشای سلولی
عامل مؤثر تأثیرات الکترومغناطیس بر سلولها شناختهشده است.
فرکانس لارمور، مکانیسمی محتمل برای انتقال سیگنالهای الکترومغناطیس است. در این تئوری تا زمانی که عامل نوسان کننده متصل است، فرکانس تحت تأثیر نویز گرمایی واقع نمیشود و فرکانس نوسان با مدت زمان اتصال نوسان کننده باردار تعیین میشود. بنابراین میدان مغناطیسی به کوچکی1تا 0.1 میلی تسلا تنها در صورتی که عامل نوسان کننده (یون متصل به گیرنده پروتئینی) تنها چند ثانیه به صورت متصل باقی بماند
توسط سلول شناسایی میشود. توپوگرافی مکان اتصال، ناحیه هیدروفوب را ایجاد میکند که در آن مولکول های دوقطبی مانند آب دفع میشوند. بنابراین در ناحیه اتصال، عامل متصل نواسانات کمی را تجربه میکند.
این مکانیسم عامل اصلی اتصال طولانی مدت یون کلسیم و پروتئینهای حد واسط آن محسوب میشود.
قانون فارادی مکانیسم پیشنهادی دیگر برای انتقال الکترومغناطیس است. بر اساس این قانون، میدان الکترومغناطیس قادر به ایجاد بار سطحی در غشای سلولی است. نیروی کلمبی ایجادشده در سطح سلول
قادر به تغییر شکل غشا و اسکلت سلولی است. درصورتیکه نیروی کلمبی بهاندازهی کافی بزرگ باشد اتصال مونومر اکتین بین اسکلت و غشای سلولی رخ میدهد و پس از پلیمریزه شدن آن تغییر شکل سلولی پایدارتر میشود. این تغییر شکل پروتئینهای غشایی را تغییر داده و منجر به فعال شدن مسیرهای سیگنالی میشود.

مکانیسم دیگر، رزونانس آنتنهای سطح سلول با فرکانسهای الکترومغناطیس است. این آنتنها بار الکتریکی را در انتهای آزاد خود نگهداشته و رزونانس آنها سبب حرکت بارهای سطحی و فعال شدن مسیرهای سیگنالی داخل سلولی میشود.

Avani_Electromagnetic202_2.jpg

شکل ۲. نمایش برهمکنش گیرنده های سطح سلول و موج الکترومغناطیس


شبیه سازی محرکهای الکترومغناطیس
اعمال میدان الکتریکی مستقیم:
 بسیاری از عملکردهای سلولی و بافتی در بدن انسان با سیگنالهای الکتریکی کنترل میشود. در اوایل قرن 18  استفاده از بار الکترواستاتیک برای درمان آسیبهای پوستی به کار گرفته شد. در سال 1983 پتانسیل الکتریکی در محدودهی10  تا 60 میلی ولت در نواحی مختلف بدن انسان اندازه گیری شد. پتانسیل و میدانهای الکتریکی اثرات متفاوتی بر سلولها اعمال میکنند. میدانهای الکتریکی کوچک میتواند مهاجرت جهتدار سلولی در سلولهای قرنیه، اپیدرم و اپیتلیال را باعث شوند. به علاوه اثراتی چون تنظیم فنوتیپ سلولهای اندوتلیال، بازسازی فیبرهای عصبی و کاربردهای ارتوپدی از دیگر اثرات سیگنالهای الکتریکی است. گالوانوتاکسی و الکتروتروپیسم از اثرات سلولی اعمال میدان الکتریکی مستقیم محسوب میشوند. گالوانوتاکسی هدایت سلولها در مکان خاص و الکتروتروپیسم جهتدهی سلولی در جهتی خاص است. میدان الکتریکی مستقیم در حفظ پلاریته بافتهای بدن به ویژه بافت اپیتلیال اثرگذار است.
در شرایط درون تنی و با اعمال میدان مستقیم با شدت 0.1 تا 10 ولت بر سانتیمتر بسیاری از سلولها مانند سلولهای عصبی، فیبروبلاست ها، کراتینوسیتها، کندروسیت ها و سلولهای اپیتلیال به سمت کاتد حرکت میکنند و تعداد کمی از سلولها مانند اندوتلیال قرنیه و گرانولوسیتها به سمت آند میروند. سرعت و جهت حرکت سلولها در میدان مستقیم به ولتاژ، گونهی سلولی و شرایط بستر کشت وابسته است.

اعمال میدان الکتریکی متناوب
اثرات سلولی میدان الکتریکی متناوب شدیداً به توان آن وابسته است. در توانهای پایین شناسایی اثرات سلولی دشوار است. درحالیکه میدانهای متناوب با شدت بالا اثراتی چون گرم کردن و آسیب غشای سلولی و حتی مرگ سلولی را به دنبال خواهند داشت. پالسهای الکتریکی کوتاه مدت میتوانند به صورت موقت و بدون اثر بر حیات پذیری سلولی حفراتی را در غشای سلولی ایجاد کنند که این امر اساس کار الکتروپریشن و الکتروفیوژن است.

اعمال میدان مغناطیسی
بررسی اثر تنشهای مکانیکی بر خواص الکتریکی استخوان نشان داده است که نیروی فشاری سبب ایجاد پتانسیل منفی در استخوان در استخوان میشود. پتانسیل منفی بازجذب بافت استخوانی را به دنبال دارد. درحالیکه نیروی کششی سبب ایجاد پتانسیل مثبت در استخوان و رشد بافت استخوانی میگردد. روش های متفاوتی برای تحریک الکتریکی بافت استخوانی وجود دارد. استفاده از جریان مستقیم در محدودهی 100-5 میلیآمپر، رشد بافت استخوانی را در پی داشت است. در این حالت یک الکترود داخل استخوان و الکترود دیگر در بافت نرم نزدیک به استخوان قرار داده میشود. روش دیگر جفتشدگی خازنی است. در این روش دو الکترود روی سطح پوست در دو طرف آسیب استخوانی قرار داده میشود. به کمک ولتاژ اعمالی در محدودهی 1تا 10 ولت و فرکانس 20 تا 200 کیلوهرتز رشد استخوانی با شدت 1تا 100 میلی ولت بر سانتیمتر افزایشیافته است. روش دیگر استفاده از سیمپیچ روی پوست اطراف ناحیه ی آسیب برای ایجاد میدان الکترومغناطیس است. تحریک رشد استخوان به کمک میدانهای مغناطیسی در محدودهی 0.01 تا 2 تسلا و میدانهای الکتریکی در محدودهی 1 تا 100 میلی ولت بر سانتیمتر اثبات شده است.
مکانیسم عمل انواع محرکهای الکتریکی به شرح زیر است:
جریان مستقیم با کاهش سطح اکسیژن و افزایش pH تکثیر استئوبلاستها را افزایش میدهد که سبب تسریع تشکیل کالوس استخوانی و بهبود شکستگی استخوان خواهد شد. در روش جفت شدن خازنی، افزایش میزان کلسیم داخل سلولی از طریق کانال های ولتاژی، افزایش ذخیرهی کالمودولین در سلول را سبب میشود که درنهایت باعث تسریع تشکیل کالوس استخوانی و بهبود شکستگی استخوان خواهد شد. در روش جفت شدن القایی، افزایش مستقیم میزان کلسیم داخل سلولی افزایش ذخیرهی کالمودولین در سلول را سبب میشود که درنهایت منجر به تسریع تشکیل کالوس استخوانی و بهبود شکستگی استخوان خواهد شد.
همهی انواع تحریکات الکتریکی منجر به افزایش ترشح فاکتورهای رشد میشوند. جریان مستقیم سبب افزایش بیان BMP و VEGF، جفتشدگی خازنی سبب افزایش بیان BMP و TGF-β1 و جفتشدگی القایی سبب افزایش بیان BMP، TGF-β1، IGF-2و PTH میشود. میدانهای الکترومغناطیس پالسی با فرکانس پایین، رشد رگی را سبب میشوند. بهعلاوه افزایش بیان مارکرهای استخوانی مانند Runx-2 بیان سایتوکینها و گیرندهای سلولی فعال در استخوانسازی و کاهش بیان مارکرهای چربی مانند PPARγ را در هنگام تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی سبب میشوند. سیمانهای مغناطیسی نیز بهبود قابلتوجه در چسبندگی سلولی و تمایز استخوانی را سبب شده اند.
بدون اعمال میدان مغناطیسی خارجی، مغناطیس از طریق مواد داربست نیز قابل انتقال است. کاربرد نانو ذرات مغناطیسی همراه ماده اصلی سبب انتقال سیگنالهای مغناطیسی به سلولها خواهد شد. استفاده از نانو ذرات مغناطیسی به عنوان حامل دارو و هدایت آنها به کمک میدان مغناطیسی خارجی توجه بسیاری را به خود معطوف ساخته است. همراهی نانو ذرات مغناطیسی با داربست اخیراً موردتوجه واقع شده است. اعمال میدان مغناطیسی سبب حرکت ذرات مغناطیسی در راستای گرادیان ایجادشده توسط میدان میشود. این حرکت اعمال نیروهای کششی و فشاری بر غشای سلولی و تغییر شکل اسکلت سلولی را به دنبال دارد. تغییرات مکانیکی توسط گیرندههای سطح سلول حس شده و به تغییر در میزان کلسیم و تغییر فعالیت protein kinase (MAPK) mitogen activated خواهد شد. این تغییرات نهایتاً فعالیت استئوسیتها و استئوبلاستها و تشکیل و عملکرد بافت استخوانی را کنترل میکند.

منابع:
-Hughes MP. Nanoelectromechanics in engineering and biology. Boca Raton: CRC Press; 2003.

-Gabriel S, Lau RW, Gabriel C. The dielectric properties of biological tissues, 2. Measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz. Phys Med Biol. 1996;41:2251–2269.

-Jones TB. Electromechanics of particles. Cambridge: Cambridge University Press; 1995. Cambridge.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
چهارشنبه 2 اسفند 1396 :: نویسنده : پرتوپزشک

"ساختار و عملکرد سی تی اسکن"

"ساختار و عملکرد سی تی اسکن"دریافت فایل - 280KB

مهندس ثمر نوین- دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات تهران
sr_novin@yahoo.com
مهندس مرتضی مقدس- مشاور و مسئول فنی واحد تجهیزات پزشکی بیمارستان شهید هاشمی نژاد مشهد
 bme1368@gmail.com

آشکارسازها یا دتکتورها
همانطور که اشعه پرتوایکس از بدن بیمار عبور میکند تا حدودی کاهش مییابد. برای ایجاد یک تصویر اشعه ایکس ما باید اطلاعات مربوط به درجه ای که هر ساختار آناتومیک پرتو را کاهش میدهد جمع آوری کنیم. در رادیوگرافی معمولی از فیلم برای ثبت اطلاعات استفاده میشود، اما در سی تی از آشکارسازها برای جمعآوری اطلاعات استفاده میکنیم. اصطلاح آشکارساز به یک عنصر تک یا یک نوع از آشکارساز مورداستفاده در سیستم سی تی اشاره دارد. اصطلاح آشکارساز آرایه برای توصیف کل مجموعه ای از آشکارسازهای موجود در سیستم سی تی استفاده میشود. به طور خاص، آرایه آشکارساز شامل عناصر آشکارساز واقعشده در یک قوس یا یک حلقه است که هرکدام از آنها میزان شدت اشعه ایکس منتقلشده در امتداد یک پرتو را که از منبع اشعه ایکس به عنصر خاص آشکارساز منتقل میشود را اندازهگیری میکند. همچنین در آرایه عناصری به نام آشکارسازهای مرجع که به کالیبراسیون دادهها و کاهش آرتیفکت کمک میکند گنجان دهشده است. میدان اسکن، اندازه پرتو فن و بهنوبه خود تعداد عناصر آشکارساز که داده ها را جمعآوری میکنند تعیین میکند. آشکارسازها میتوانند با مواد مختلفی ساخته شوند که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. آشکارسازها فوتون های پرتوایکس را گرفته و آنها را به سیگنالهای الکتریکی و اطلاعات آنالوگ تبدیل می کنند. قطعات الکترونیکی آشکارساز یا سیستم دریافت اطلاعات (DAS) این اطلاعات را به اطلاعات دیجیتال تبدیل میکند. آشکارسازها فوتونهای اشعه ایکس را به سیگنالهای الکتریکی یا آنالوگ تبدیل میکنند. این سیگنالها برای اینکه برای کامپیوتر قابلفهم باشند باید به اطلاعات دیجیتالی یا رقمی تبدیل شوند. آشکارسازها فوتونهای اشعه ایکس را به سیگنالهای الکتریکی یا سیگنالهای آنالوگ تبدیل میکنند. این سیگنالها برای مرحله بعد نمونهبرداری و به شکل عددی تبدیل میشوند. آشکارسازها تابش انتقالی از بیمار را در محلهای مختلف اندازه میگیرند. مقادیر نسبی انتقال به کامپیوتر ارسال و بهصورت اطلاعات خام ذخیره میشود. برای بازسازی تصاویر سی تی تصاویر زیادی از اندازه گیری انتقال پرتو لازم است. بهطورکلی چندین نما گرفته میشود که هر نما شامل تعدادی پرتو و اندازهگیری پرتو نفوذی برای هر اسکن است. فوتونهای عبوری از بدن بیمار توسط دو سری آشکارساز اندازهگیری میشود. آشکارسازی شدت تابش از لامپ اشعه ایکس را اندازهگیری کرده و آشکارسازهای دیگر اشعه ایکس عبوری از بدن بیمار را ثبت میکند. تعداد نمونه های گرفتهشده در هر ثانیه از سیگنال مداوم که از آشکارساز منتشر میشود به عنوان نرخ نمونه گیری، نرخ نمونه یا فرکانس نمونه گیری شناخته میشود. اگر تعداد نمونه ها کافی نباشد آرتیفکتهایی بر روی تصاویر ظاهر میشود. طراحی تک ردیف در سیستمهای نسل سوم و چهارم مورداستفاده قرار گرفت. در سیستمهای نسل سوم حدود 700 عنصر آشکارساز در یک قوس تنظیمشده بودند. در سیستمهای نسل چهارم با استفاده از 4800 آشکارساز در یک ردیف در حلقه کامل قرارگرفتهاند. در سیستم ردیف تک آشکارساز، ضخامت برشهای مختلف با استفاده از تنظیم کولیماتور صورت میگیرد که بیشترین عرض برش را تولید میکند و یا کولیماتورها تا حدی بسته باشند درنتیجه یکتکه نازکتر است.

ویژگی آشکارسازها یا دتکتورها
1- توانایی گیر انداختن، جذب و تبدیل فوتونهای اشعه ایکس به سیگنالهای الکتریکی را راندمان می نامند.
2- راندمان گیر انداختن عبارت از راندمانی است که آشکارسازها با آنها میتوانند فوتون هایی که از بدن بیمار عبور یافته است را به دست بیاورند.
3- تعداد فوتون های جذبشده توسط آشکارساز را راندمان جذب گویند. راندمان جذب بستگی به عدد اتمی ، دانسیته فیزیکی، اندازه و ضخامتی از آشکارساز که در مقابل اشعه قرار میگیرد دارد.
4- ثبات و یکنواختی پاسخ آشکارساز پایداری نام دارد و اگر سیستم پایدار نباشد برای ارائه سیگنالهای مفید کالیبراسیون های مکرر نیاز است.
5- سرعتی که با آن آشکارساز میتواند یک برخورد پرتوی ایکس را آشکار کند و مجدداً برای آشکارسازی برخورد پرتوایکس دیگر آماده شود زمان پاسخ آشکارساز نام دارد. زمان های پاسخ آشکارساز باید بسیار کوتاه و در حد میکروثانیه باشد. هرچه زمان پاسخ آشکارساز کوتاهتر باشد مشکلاتی نظیر تأخیر در تابش کریستال و انباشته شدن اشعه در آشکارساز رخ نمیدهد.
6- نسبت بزرگترین سیگنالی که اندازه گیری شده به دقت کوچکترین سیگنال قابل تشخیص محدوده قدرت عمل آشکارساز نام دارد. برای بیشتر دستگاهها سی تی محدوده قدرت عمل تقریباً یک به میلیون به یک است. اگر بزرگترین سیگنال 1 میکرو آمپر و کوچکترین سیگنال 1 نانو آمپر باشد محدوده قدرت عمل آشکارساز 1 میلیون به 1 است.

انواع آشکارساز
تبدیل پرتوهای ایکس در یک آشکارساز به دو صورت ذیل انجام میشود:
1- آشکارسازهای سنتیلاسیون انرژی پرتوایکس را به نور و سپس نور را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.
2- آشکارسازهای یونیزاسیون گازی انرژی پرتوایکس را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.

آشکارسازهای سنتیلاسیون
این نوع آشکارسازها از یک کریستال سنتیلاسیون که با یک تیوب فتو مولتی پلایر جفت شده تشکیلشده است. هنگامیکه پرتوهای اشعه ایکس با کریستال برخورد میکنند نورهای برقآسا یا سنتیلاسیون ها ایجاد میشوند. این نور مستقیماً به فتومولتی پلایر یا تیوب PM برخورد میکند و سپس از فتوکاتدها الکترونها آزاد میشوند. این الکترونها در بین دستهای از دینودها که به دقت به دنبال هم قرارگرفتهاند و پتانسیلهای مختلفی دارند به صورت آبشاری جاری میشوند تا سیگنال خروجی کوچکی به وجود آید. درگذشته از کریستال های یدید سدیم که با تیوب PM جفت شده بودند استفاده میشد که به علت مشکلات ناشی از تأخیر در تابش نور و محدوده قدرت عمل یدید سدیم، کریستالهای دیگری مثل فلورید کلسیم و ژرمنات بیسموت جایگزین شدند. امروزه از آشکارسازهای جامد کریستالی سنتیلاسیون فوتودیود مولتی پلایر استفاده می شود. فتودیود یک نیمه رسانا است که هنگامیکه نور به اتصال P-N فوتودیود تابیده میشود جریانی به وجود میآورد. عدسی قسمت اصلی فتودیود است و برای متمرکز کردن نور از کریستال سنتیلاسیون به اتصال P-N به کار میرود. مقدار جریان به وجود آمده متناسب با مقدار نور تابیدهشده است. ازآنجاییکه خروجی دیود ضعیف است از آمپلیفایرها برای تقویت خروجی استفاده میشود که همراه با فتودیودها هستند. زمان پاسخ یک فتودیود بسیار سریع و در حدود 5/0 تا 250 نانوثانیه است. دو ماده سنتیلاسیون که اخیراً در فوتودیودها به کار میروند عبارتاند از تنگستات کادمیوم و ماده سرامیکی ساخته شده از اکسیدهای معدنی نادر با درجه خلوص بالا که به صورت مایع غلیظ میباشند مثل سرامیک فوق سریع اکسید گادولینیوم وایترا. معمولاً این کریستالها به صورت نوری به فتودیودها بسته میشوند. راندمان تبدیل و راندمان گیراندازی 99 درصد و محدوده قدرت عمل آنیک میلیون به 1 است. به عبارتدیگر راندمان جذب اکسید معدنی نادر سرامیکی 99 درصد و راندمان سینتیلاسیون آن 3 برابر تنگستات کادمیوم است.

آشکارسازهای یونیزاسیون
آشکارسازهای یونیزاسیون گازی براساس اصول یونیزاسیون عمل میکنند و در نسل سوم دستگاههای سی تی ارائه شده اند. آشکارسازها یونیزاسیون گازی شامل گروهی از اتاقک های انفرادی گازی است که معمولاً بهوسیله ضخامت تنگستن به دقت در کنار یکدیگر قرارگرفته اند و این صفحات به عنوان جمعآوریکننده الکترون هستند و از یکدیگر مجزا شدهاند. هنگامیکه پرتوهای ایکس وارد این اتاقکهای انفرادی میشوند یونیزاسیون گاز که معمولاً گاز نئون است اتفاق میافتد و یون های مثبت و منفی ایجاد میشود. یون های مثبت جذب صفحه با بار منفی میشوند و یونهای منفی جذب صفحه با بار مثبت میشوند. این جابجایی یونها موجب جریان سیگنال کوچکی میشود که به طور مستقیم با تعداد فوتون های جذب شده تغییر میکند. برای اینکه تعداد مولکول بیشتری برای عمل یونیزاسیون در دسترس باشد گاز نئون تحتفشار تا حدود 30 اتمسفر است و اتاقکهای گازی توسط ماده زیر لایه سرامیکی نسبتاً ضخیمی محصورشدهاند. راندمان آشکارسازی فوتون (QDE) آشکارسازهای زنون کمتر از آشکارسازهای جامد است. در آشکارسازهای جام سنتیلاسیون راندمان آشکارسازی فوتون (QDE) 95 تا 100 درصد و در آشکارسازهای جامد سرامیکی 94 تا 98 درصد و برای آشکارسازهای گاز نئون 50 تا 60 درصد است.

آشکارسازهای گاز زنون
گاز زنون تحتفشار، اتاقهای خالی را پر میکند تا آشکارسازهایی را تولید کند که تقریباً 60 تا 87 درصد از فوتونها را جذب میکنند. از گاز زنون به دلیل اینکه در زیر فشار بهصورت پایدار باقی میماند استفاده میشود. به طور قابلتوجهی چگالی گاز زنون نسبت به بقیه گازها بالاتر است. آشکارسازهای حالت جامد دارای ضریب جذب بالاتر هستند به طوریکه نزدیک به 100 درصد ز فوتون ها را جذب میکنند. علاوه بر این در پنجره جلو مانند سیستم های زنون از دست دادن وجود ندارد. این افزایش کارایی جذب، مزیت عمدهای از آشکارسازهای حالت جامد است. آشکارسازهای حالت جامد به نوسانات دما و رطوبت نسبت به انواع گاز حساس هستند. موقعیت نسبی، شکل و اندازه آشکارسازها میزان تابش پراکنده را که به تصویر میرسد تحت تأثیر قرار میدهد. طراحی آشکارساز عمیق و باریک پراکندگی کمتری نسبت به آشکارسازهای گسترده و کوتاه را دارد. آشکارسازها با استفاده از فاصله میانی جدا میشوند که موجب میشود آشکارسازها در یک قوس یا دایره قرار بگیرند. فاصله آشکارساز از وسط یک آشکارساز تا وسط آشکارساز مجاور اندازهگیریشده و برای فاصله نوار اندازه گیری میشود. در حالت ایدهآل، آشکارسازها باید به صورت نزدیک به یکدیگر قرار بگیرند، بنابراین تمام اشعه های ایکس به داده تبدیل میشوند. اندازه بازه یا دهانه آشکارساز دیافراگم نامیده میشود. آشکارساز کوچک برای رزولوشن فضایی خوب و رد پراکندگی مهم است.

مشخصات آشکارسازهای حالت جامد
1- جذب فوتون بالا (High photon absorption)
2- حساس به درجه حرارت و رطوبت (Sensitive to temperature,moisture)
3- مواد جامد (Solid material)
4- می توانند پس فروزش را نشان دهند (Can exhibit afterglow)
5- هدر رفتی در پنجره جلویی ندارند (No front window loss)

مشخصات آشکارسازهای گازی
1- جذب معمولی فوتون معمولی (Moderate photon absorption)
2- بسیار پایدار (Highly stable)
3- مواد با چگالی کم ((Low-density material (gas)
4- پس فروزشی ندارند (No afterglow)
5- هدررفت هایی که به پنجره جلویی و فضاهایی که توسط صفحات اشغال شده اند، نسبت داده می شود (Losses attributable to front window and the spaces taken up by the plates)

الکترونیک آشکارساز
فوتونهای اشعه ایکس که به آشکارساز برخورد میکنند باید اندازهگیری و به یک سیگنال دیجیتال تبدیل شوند سپس به کامپیوتر ارسال شوند. این توسط سیستم جمع آوری داده ها (Data-Acquisition System) انجام میشود که در داخل گانتری و در نزدیک آشکارساز قرار دارد. سیگنالهای منتشرشده از آشکارساز آنالوگ (الکتریکی) هستند که برای اینکه برای رایانه قابلفهم باشد باید تبدیل به سیگنال دیجیتال شود. بنابراین یکی از وظایف مهم DAS، تبدیل سیگنال آنالوگ به فرمت دیجیتال است. به زبان سادهتر سیستم جمعآوری دادهها یا DAS، تعداد فوتونهایی را که به آشکارساز برخورد میکنند را اندازهگیری میکند و اطلاعات را به سیگنال دیجیتال تبدیل میکند و سپس سیگنال را به کامپیوتر ارسال میکند. این با مبدل آنالوگ به دیجیتال یا ADC بهطور صحیح به کار رفته است.

مدل های آشکارساز متصل به هم
در دستگاه های جدید سی تی ردیف کامل آشکارسازها از دسته هایی از آشکارسازها تشکیلشده است. هر دسته یک قسمت یا مدل آشکارساز گفته میشود و هر مدل آشکارساز به برد اصلی سیستم آشکارساز اتصال مییابد. استفاده از مدلهای آشکارساز متصل به هم موجب میشود با انجام آسان آزمایشهای و جایگزینی قسمتهای فرسوده با نو ، بیعیبی و سلامت سیستم آشکارساز محفوظ بماند.

آشکارسازهای چند برشه
یکی از مشکلات اصلی دستگاههای تک برشه با آشکارسازهای تک کمانی طول مدتزمان لازم برای دریافت اطلاعات است. برای افزایش سرعت تصویربرداری از حجمی از بدن بیمار و بنابراین کاهش زمان جمعآوری اطلاعات، سیستم دو برشه با آشکار دوکمانی ابداع شد.

آشکارسازهای دو کمانه
اولین دستگاه سی تی حجمی دو برشه توسط السنت در سال 1992 معرفی شد. سیستمهای سی تی دو کمانه نسبت به سی تی تک کمانه موجب بیشتر شدن سرعت اسکن حجمی از بدن بیمار شد. این تکنولوژی از یک ردیف آشکارساز جامد دوکمانی که با یک تیوب اشعه ایکس ویژه جفت شده است و دارای سیستم نقطه کانونی دینامیک دوتایی است استفاده میکند. نقطه کانونی دینامیک جایی است که وضعیت نقطه کانونی سریعاً عوض میشود. تغییر وضعیت نقطه کانونی توسط سیستم نوری الکترونی که بهوسیله کامپیوتر کنترل میشود صورت میگیرد و هدف از آن مضاعف کردن دانسیته نمونه برداری و دوتا کردن تعداد کل اندازهگیریها  در هر اسکن است. تکنولوژی دو شعاع پرتو موجب اسکن همزمان دو برش مجاور همبافت باقدرت تفکیک عالی میشود.

آشکارسازهای چند کمانه، چند برشه
هدف از آشکارسازهای چند کمانه سیستم چند برشه افزایش اعمال سرعت پوشش حجمی دستگاه های سی تی تک برشه و دو برشه است. آشکارسازهای چند کمانه دستگاه چند برشه شامل یک آشکارساز است که دارای کمان هایی از اجزای آشکارساز است. آشکارسازی با N کمان N بار سریعتر از مشابه تک کمانهاش خواهد بود. آشکارسازهای چند کمانه، چند برشه آشکارسازهای جامدی هستند که قادرند در هر 360 درجه چرخش اطلاعات چند برش را به دست آورند. این آشکارسازها بر روی ضخامت برشها تأثیر میگذارند.

تضعیف اشعه سی تی
با استفاده از تعیین میزان تضعیف اشعه در بافتها اطلاعاتی مهم برای بازسازی تصاویر برشی از بافت به دست میآید. با کاهش شدت شعاع پرتوایکس در حین عبور از شیء است که بعضی از فوتونها جذب و بقیه پراکنده میشوند. تضعیف به میزان الکترون در گرم، عدد اتمی، دانسیته بافت و انرژی تابش بستگی دارد. دو نوع شعاع پرتوایکس تابشی به نامهای هموژن و غیر هموژن وجود دارد که بررسی تضعیف هر یک از این شعاعهای پرتوایکس برای درک این مسئله در سی تی مهم است. تضعیف در سی تی بستگی به دانسیته اتمی مؤثر، عدد اتمی جذبکننده و انرژی فوتون دارد. هر مقطع جاذب، شعاع پرتوایکس را به میزان مساوی تضعیف میکند. در شعاع پرتو هموژن تمام فوتونها دارای انرژی یکسان هستند ولی در شعاع پرتو غیرهموژن فوتون ها دارای انرژی متفاوت هستند. تضعیف اشعه نتیجه جذب و پراکندگی است. اشعه ایکس به دلیل پدیده فتوالکتریک تضعیف و به دلیل پدیده کامپتون تضعیف و پراکنده میشود. پدیده فتوالکتریک در بافتهای با عدد اتمی بالا اتفاق میافتد و در بافتهای نرم و مواد با عدد اتمی پایینتر حداقل است. پدیده کامپتون در بافتهای نرم رخ میدهد و اختلاف دانسیته موجب تفاوت در برخوردهای کامپتون میشود.

اشعه سیتیاسکن
اشعه مورداستفاده برای اولین دستگاه سیتیاسکن از یک منبع امریکیم با تشعشع گاما به همراه یک آشکارساز کریستالی تأمین میشد. این تشعشع خارج شده از منبع ناکافی بود و تقریباً حدود 9 روز زمان لازم بود تا دستگاه از عضو موردنظر تصویربرداری کند. ازآنجاییکه زمان این روش بسیار طولانی بود تیوب پرقدرت اشعه ایکس جایگزین منبع اشعه گاما گردید.

جئومتریهای دریافت اطلاعات
مسیری که تیوب اشعه ایکس و آشکارسازها در آن قرار میگیرند تا اندازهگیری انتقالی یا نفوذی در بافت را جمعآوری کنند را جئومتری دریافت اطلاعات سیستم سی تی میگویند.
- تیوب اشعه ایکس و آشکارسازها جفت شده و 360 درجه به دور بیمار برای جمعآوری محاسبات عبوری از یک شعاع بادبزنی پرتوایکس میچرخند.
- تیوب اشعه ایکس 360 درجه به دور بیمار میچرخد و داخل یک حلقه ثابت از آشکارسازها قرار دارد و شعاع پرتوایکس به شکل بادبزن است.
- شعاع باریک پرتوایکس از یک مقطع عرضی خاص بیمار عبور کرده و به آشکارسازهایی در جهت مقابل تیوب برخورد میکند.

تصاویر در سیتیاسکن
تصاویر اولیه سیتیاسکن بهصورت پله مانند بودند که باگذشت زمان و تغییرات تکنولوژیکی کیفیت تصاویر بهطور قابلتوجهی افزایش یافت. قدرت تفکیک فضایی، کاهش زمان تصویربرداری، افزایش قدرت باری بود که دستگاههای تصویربرداری از تمام بدن نیاز داشتند. تصاویر تولیدشده در طول یک سیتیاسکن میتوانند در چندین صفحه مجزا اصلاح شوند و حتی میتوانند تصاویر سهبعدی ایجاد کنند. این تصاویر را میتوان بر روی مانیتور مشاهده کرد یا حتی میتوان بر روی فیلم چاپ کرد و یا برای انتقال به سی دی یا دی وی دی ثبت کرد.

تصویربرداری حجمی سیتیاسکن
(اسپایرال یا هلیکال)

در دستگاههای تصویربرداری حجمی درحالیکه بیمار بیوقفه و پیوسته به داخل گانتری حرکت میکند، تیوب اشعه ایکس و آشکارسازها به طور پیوسته در چرخش هستند. درنتیجه دسته پرتو اشعه ایکس مسیری را به دور بیمار دنبال میکند. این طریق تصویربرداری از بیمار سی تی اسپایرال یا هلیکال نامیده میشود. سی تی اسپایرال یعنی دسته پرتو مسیر مارپیچی را به دور بیمار طی میکند. سی تی هلیکال مسیر اشعه تابشی به دور بیمار به صورت حلزونی است. در دستگاههای سی تی حجمی دو برش نسبت به تک برش سرعت پوشش حجمی تصویربرداری افزایش پیدا کرد. تصویربرداری سی تی حجمی موارد استفاده فراوانی ازجمله در سی تی فلوروسکوپی، سی تی آنژیوگرافی، تصویرسازی سهبعدی و تصویربرداری مجازی همزمان دارد. اطلاعات به وجود آمده در تصویربرداری حجمی که توسط دستگاههای سی تی اسپایرال تک برش و چند برش انجام میشود نسبت به دستگاههای سی تی معمولی بیشتر است. تاریخ معرفی آن به اواخر دهه 80 باز می گردد. سی تی هلیکال موجب پیشرفت تصویربرداری بالینی شده است. سه عنصر اساسی که فرآیند اسکن هلیکال را تعریف میکنند تیوب ایکس ریِ دائماً در حال چرخش، خروجی ثابت اشعه ایکس و حرکت مداوم تخت، هستند.

مقدار تشعشع در سیتیاسکن
هدف اساسی هر تکنیک جدید تصویربرداری به دست آوردن حداکثر اطلاعات به همراه حداقل دوز تشعشعی برای بیمار است. در سی تی مقدار تشعشع دریافتی بیمار به عوامل تصویرسازی متعددی مثل ضخامت لایه، نویز، راندمان قدرت تفکیک آشکارساز، الگوریتم بازسازی، کولیماسیون و فیلتراسیون بستگی دارد. برای اندازهگیری میزان تشعشع از محفظه های یونیزاسیون یا دوزیمتری ترمولومینسانس استفاده میشود. سه عامل برای حداقل رساندن مقدار تشعشع دریافتی بیمار در طی دریافت اطلاعات:
1- کاربردهای تلفیقی بهمنظور کاهش دفعات پرتوگیری که این خود یک تکنیک فیلتراسیون مقدماتی است که در مقایسه با سی تی معمولی میزان تشعشع را حدود 15 درصد کاهش میدهد.
2- استفاده از آشکارسازهای جدید سرامیکی مافوق سرعتی که از مقدار تشعشع 25 درصد دیگر هم میکاهد.
3- تطبیق و تنظیم همزمان میزان اشعه که از طریق آن میزان میلیآمپر با توجه به مشخصههای بیمار سازگار میشود، درنتیجه میزان تشعشع حدود 40 درصد دیگر کاهش مییابد.

کنترل کیفی سیتیاسکن
مانند هر سیستم تصویربرداری پزشکی، در سی تی  اسکن نیز برنامهها و آزمایشهای کنترل کیفی متفاوتی برای حفظ کیفیت مطلوب تصویر و به حداقل رساندن آرتیفکتهای تصویر انجام میشود. با توجه به پیچیدگی دستگاه سی تی اسکن، امکان انجام آزمایش های کنترل کیفی بسیاری بر روی آن وجود دارد. این آزمایش کنترل کیفی میتواند با کمک فانتومهای فراهم آمده توسط کارخانه های سازنده توسط تکنولوژیست انجام شود و یا آزمایش کنترل کیفی پیچیده توسط متخصصین فیزیک و یا مهندسین پزشک انجام شود.

پدیده و دزیمتر ترمولومینسانس
برخی از مواد نیمه هادی یا عایق درصورتیکه ابتدا پرتودهی و سپس گرمادهی شوند نور مرئی انتشار میدهند که به آن نور ترمولومینسانس میگویند. ترمولومینسانس انتشار نور مرئی از ماده پرتودهی شده (نیمه هادی یا عایق) در اثر تحریک گرمایی است. مواد دارای این خاصیت را مواد ترمولومینسانس میگویند. از مواد ترمولومینسانس برای آشکارساز و یا دزیمتر پرتوهای یونساز مانند ایکس ری ، گاما ، بتا و نوترون استفاده میشود. دزیمترهای ترمولومینسانس دارای انواع مختلف با ترکیب شیمیایی و نام تجاری متفاوت هستند.


منابع :
-David J Dowsett_ Patrick A Kenny_ R Eugene Johnston-The physics of diagnostic imaging
-Euclid Seeram Computed Tomography : Physical Principles, Clinical Applications, and Quality Control 2011
-Elissa Kramer, MD, Jane Ko, MD, Fabio Ponzo, MD, Karen Mourtzikos-Positron Emission Tomography-Computed Tomography__ A Disease-Oriented Approach-Informa Healthcare 2008
-Elliot K. Fishman MD, R. Brooke Jeffrey Jr.  MD-Multidetector Computed Tomography_ Principles, Techniques, and Clinical Applications-LWW 2003
-Gonzalez, Shawneen-Interpretation basics of cone beam computed tomography-John Wiley & Sons 2014
-Hsieh J.-Computed tomography. Principles, design, artifacts, and recent advances-SPIE 2009
-Jerrold T. Bushberg, J. Anthony Seibert, Edwin M. Leidholdt Jr., John M. Boone-The Essential Physics of Medical Imaging-LIPPINCOTT WILLIAMS & WILKINS 2011
-Kenny, Patrick A._ Johnston, R. Eugene_ Dowsett, David J-The physics of diagnostic imaging-Distributed in the USA by Oxford University Press, Hodder Arnold 2006
-Lois Romans-Computed Tomography for Technologists_ A Comprehensive Text-Lippincott Williams & Wilkins 2010
-L. Saba -Computed Tomography - Special Applications-Intech 2011
-Malcolm J. Brooker (auth.)-Computed Tomography for Radiographers-Springer Netherlands 1986
-Peter Hogg (auth.), David Wyn Jones, Peter Hogg, Euclid Seeram (eds.)-Practical SPECT_CT in Nuclear Medicine-Springer-Verlag London 2013
-Robert Cierniak (auth.)-X-Ray Computed Tomography in Biomedical Engineering-Springer-Verlag London 2011
-Thorsten Buzug Prof. Dr. (auth.)-Computed Tomography_ From Photon Statistics to Modern Cone-Beam CT-Springer Berlin Heidelberg 2008





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


( کل صفحات : 104 )    ...   4   5   6   7   8   9   10   ...   
پیوندها
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :