مهندسی پزشکی

[bme]

سلام به همگی
این تاپیک مخصوص مهندسی پزشکی هست
در ادامه اطلاعات زیادی خواهم داد

[bme]

مهندسي پزشكي عبارت است از كاربرد مهندسي در پزشكي از طريق مطالعه اصول و عملكرد سيستم هاي زنده و مدلسازي آن، به كار گرفتن اطلاعات و نتايج حاصل در جهت تشخيص و درمان بيماريها و همچنين جايگزين كردن اسكلت بنديهاي صدمه ديده در بدن. هدف اين رشته تربيت متخصصاني است كه بتوانند از عهده تجهيز، نگهداري و طراحي دستگاههاي پزشكي برآيند يعني مهندس الكترونيك مجربي باشند كه با زمينه هاي پزشكي نيز آشنايي داشته و در نتيجه مي توانند دستگاههاي پزشكي را طراحي كرده و بسازند يا اينكه مسؤول سفارش دستگاه از خارج كشور باشند.

نمونه هايي از طرحهاي تحقيقاتي كه توسط دانشجويان رشته مهندسي پزشكي انجام شده است، به شرح زير است:

طرح (پروژه) پاي مصنوعي.

- طراحي و ساخت دستگاه فشارسنج.

- طراحي و ساخت دستگاه آپتولموسكوپي.

- طراحي و ساخت دستگاه تنفس مصنوعي.

- تشخيص بيماري (M.S) از طريق بررسي پتانسيلهاي برانگيخته.

- طراحي و ساخت دستگاه دياترمي.

- تفسير اتوماتيك (ECG) به منظور تشخيص بيماريهاي قلبي، عروقي.

- آشكارسازي (QRS) توسط تكنيكهاي هوشمند.

- بررسي بيماريهاي پاركينسون توسط تفسير دست نوشته.

- طراحي و ساخت هوتر مانيتورينگ.

- طراحي و ساخت سنسور فنواكوستيك.

- تجزيه و تحليل (آناليز) يك نمونه (مدل) رياضي براي جريان خون در دريچه هاي قلب با استفاده از معادلات ناويراستوكس.

- طراحي و ساخت دستگاه قالب گيري دوراني براي تهيه لنزهاي نرم چشم.

- بررسي روشهاي نظري و عملي ساخت وسايل جراحي.

- ساخت دستگاه اندازه گيري بيوچسبندگي لايه هاي نرم بدن.


توانايي هاي مورد نياز و قابل توصيه

توانايي علمي: دانشجوي اين رشته لازم است در دروس رياضي و فيزيك قوي باشد زيرا بايد ديد پايه اي قوي در مهندسي الكترونيك داشته باشد. يعني با كوشش و مطالعه بسيار هم در دروس اصلي رشته الكترونيك و هم در دروس تخصصي خود توانمند باشد.همچنين بايد ذهني خلاق همراه با قدرت خلق، آفرينش و ابداع مدلها داشته باشد تا نمونه هاي متفاوت در زمينه آلات و وسايل پزشكي را بسازد.

علاقمنديها: دانشجوي اين رشته بايد محيط كار بيمارستاني را دوست بدارد يعني علاقه مند باشد كه در بيمارستان و يا محيط هاي مرتبط فعاليت كند. داوطلبان اين رشته بايد با تمايل و رغبت شخصي اين رشته و محيط كار آن را انتخاب نمايند.


توانايي هاي فارغ التحصيلان

اين رشته به گونه اي طراحي شده است كه دانش آموختگان (فارغ التحصيلان) آن مي توانند درزمينه طراحي، بهر برداري، نظارت، مديريت، و نگهداري از سيستمهاي مربوط به اين رشته وارد شوند.



آنها در اين راستا وظايف زير را مي توانند برعهده گيرند:

الف) نصب و راه اندازي دستگاهها، وسايل پزشكي و تجهيزات فني بيمارستانها.

ب) تعمير و نگهداري تجهيزات بيمارستاني.

ج) مشاوره فني در سفارش و خريد دستگاههاي پزشكي.

د) كمك در به كارگيري بهينه از دستگاههاي پزشكي.

ه) همكاري در طراحي دستگاههاي پزشكي.

و) همكاري در طرحهاي تحقيقاتي پزشكي.

ز) مسووليت فني و مهندسي بيمارستان.

ح) ساخت وسايل و تجهيزات بيمارستاني.


آينده شغلي و بازار كار
در حال حاضر بازار كار هيچ رشته اي در حد ايده آل نيست و اين شامل حال رشته مهندسي پزشكي نيز مي شود اما بدون شك وضعيت فارغ التحصيلان اين رشته، نسبت به رشته هاي مهندسي ديگر، مطلوبتر است.
چون ارزش اقتصادي وسايلي كه مهندسين پزشكي طراحي، تعمير، نگهداري يا خريداري مي كنند، بسيار بالا است. براي مثال اگر يك كامپيوتر يك يا دو ميليون تومان قيمت دارد، يك دستگاه پزشكی بطور متوسط دهها ميليون تومان مي ارزد. براي همين مسؤولان بيمارستانها بطور نسبي براي حفظ و نگهداري آنها اهميت بسياري قائل اند. اين امر باعث شده تا خيلي از فارغ التحصيلان ما حتي دانشجويان ترم هاي آخر جذب بازار كار شوند, بويژه اگر فارغ التحصيل اين رشته اصراري نداشته باشد كه در تهران كار كند، مي تواند در شهرستانها جذب بيمارستانها، سازمان تامين اجتماعي و مراكز متعدد ديگر شود.
فارغ التحصيلان هم چنين مي توانند در مراكز تحقيقاتي از قبيل موسسه استاندارد، بنياد مستضعفان و جانبازان، مركز تحقيقات وزارت دفاع و ساير مراكز تحقيقاتي مشغول كار شوند.
وزارت بهداشت، وزارت فرهنگ و آموزش عالي، وزارت صنايع، سازمان تامين اجتماعي، بيمارستانهاي دولتي و خصوصي و ... از ساير محلهايي هستند كه مهندس پزشكي مي تواند در آنجا مشغول شود

[bme]

اسم اين رشته به خوبي انتخاب شده و تركيبي صحيح از دو گروه رياضي و تجربي است . مهندسي و پزشكي

همكاري مطلوب و شايسته اي را در كمك به بيماران و پزشكان آغاز كرده اند و در اين راه گام هاي موثري

برداشته شده است كه هر روزه بسياري از خبرهاي آن را در رسانه هاي شنيده ايد با توجه به گسترش روز افزون

سيستمهاي مهندسي در حيطه بهداشتي و پزشکي، تربيت و وجود نيروي انساني متخصص و متبحر که آشنا به

وسايل و تجهيزات پزشکي امري ضروريست.
حداقل و حداکثر مجاز طول دوره کارشناسي مهندسي پزشکي در سه گرايش مطابق آئين نامه هاي دوره کارشناسي

شورايعالي برنامه ريزي است.
تعداد کل واحد هاي درسي در طول دوره 140 واحد مي باشد که شامل دروس عمومي، پايه، اصلي، تخصصي و

اختياري ، به شرح زير مي باشد:
1- دروس عمومي 20 واحد
2- دروس پايه 26 واحد
3- دروس اصلي 47 واحد
4- دروس تخصصي 47 واحد

گرايش‌ها و جهت‌گيري‌هاي كاري رشته مهندسي پزشكي، واقعاً وسيع است و زمينه‌هاي مختلفي از الكترونيك و

پردازش سيگنال و مباحث نرم افزاري گرفته تا طراحي ، ساخت ، راه اندازي ، نصب و تعمير دستگاهها و قطعات

پزشكي يا اندام مصنوعي، همچنين مواد به كار رفته در اين وسايل را شامل مي‌شود. جدا از اين توضيحات،

زمينه‌هاي كاري اين رشته را مي‌توان به 3 بخش كلي تقسيم كرد:
- طراحي و ساخت:
الف- طراحي و ساخت دستگاههاي آزمايشگاهي و الكترونيكي و تجهيزات مربوط به آنها، نظير وسايل مخصوصي

كه با تكنيكهاي خاص، عناصر موجود در يك نمونه (مثلاُ نمك خون و ...) را به طرز دقيقي اندازه‌گيري كند مانند

اسپكتروفتومتر كه با تكنيكهاي نويني كار مي‌كنند.
ب- طراحي و ساخت بخشهاي مكانيكي و برقي سيستم‌هاي تصويرگر پزشكي، مانند سيستم‌هاي سونوگرافي،

راديوگرافي، سي‌تي‌اسكن و ديگر دستگاههاي كه تصاوير ثابت يا محركي را از بسياري از بخشهاي بدن به نمايش

مي‌گذارند.
ج- طراحي و ساخت سيستم‌هاي اندازه‌گيري پزشكي و بيمارستاني، نظير دستگاههاي دريافت كنندة سيگنالهاي

مغزي.
د- طراحي و ساخت قطعات و اندام مصنوعي بدن و موادي كه در طول، تشخيص، درمان و معالجات بيماريها

بكار مي‌رود.
2- تعمير و نگهداري و بهينه سازي: از ديگر زمينه‌هاي كاري مهندسي پزشكي مي‌توان به تعمير، نصب، راه‌اندازي

و نگهداري وسايل مورد نياز است و البته واضح است كه اين نيروي مجرب بايد داراي اطلاعات كافي در مورد

قطعات و جزئيات كار آن وسيله يا دستگاه باشد.
در كنار اين موارد، مسأله بهينه سازي يا تلفيق دستگاهها و عملكرد آنها نيز مطرح است. پروژه كنترل كامپيوتري

فشار خون، يا پروژه سه بعدي سازي تصوير دستگاه MRI ، جزء همين بهينه سازي‌ها هست. دامنه كاربري اين

زمينه چنان وسيع است كه اكنون سالانه چندصد مقاله در معتبر‌ترين نشريات جهاني مهندسي پزشكي در اين زمينه

چاپ مي‌شود و بيشترين تعداد پروژه‌ها برروي موضوع تلفيق و بهينه سازي انجام مي‌شود.
3- تشخيص بيماري و درمان: يكي از مهمترين مباحث مطرح در زمينه پزشكي، بحث استفاده از ليزر در پزشكي

(چه در تشخيص و چه در درمان) است. اصولاً ليزر از همان ابتدا با توجه به قابليتهاي منحصر به فردي كه

داشت، به عنوان يك انتخاب خوب براي بهينه سازي عملكرد بسياري از سيستم‌ها بكار گرفته شده.
استفاده از ليزر براي تشخيص ضايعات چشمي يا نمايش فشار خون در نازكترين مويرگها يا سوراخ كردن و يا

ايجاد كانال مصنوعي در قلب، سوزاندن و بريدن برخي ضايعات دروني يا تومور‌هاي مختلف و . . . روز به روز

درحال افزايش است. بحث شبكه‌هاي عصبي طبيعي و درمان انواع ضايعات عصبي مانند ضايعات نخاعي با كمك

تحريكات الكتريكي و با كمك علم ژنتيك نيز از بحثهاي مهم و جديد رشته مهندسي پزشكي است.
كارشناسي مهندسي پزشكي، به نوعي هم خانوادة همان رشته برق و الكترونيك است و اين قرابت و نزديكي حتي در

دوره‌هاي كارشناسي ارشد و دكترا نيز تا حدي ادامه مي يابد. بنابراين يك دانشجوي مهندسي پزشكي در دوره

كارشناسي تقريباً ملزوم به گذراندن تمامي دروس اصلي مجموعه مهندسي برق است و به همين خاطر،

فارغ‌التحصيلان رشته مهندسي پزشكي مي‌توانند گرايش‌هاي كارشناسي ارشد مجموعه مهندسي برق را انتخاب كنند

و همپاي مهندسين كنترل، مخابرات، قدرت و الكترونيك، به تحصيل در مقطع كارشناسي ارشد مهندسي برق

بپردازند.
بنابراين، عنوان مهندس پزشكي به هيچ عنوان نبايد باعث شود كه داوطلبان تصور كنند كه اين رشته
بي ارتباط يا كم ارتباط با مباحث رياضي و مهندسي است، چون دانشجويان اين رشته به طور كامل با رياضيات

مهندسي پيشرفته و فيزيك در ارتباطند و از سنگين‌ترين نوع رياضيات، به عنوان ابزار كار، دائماً بهره مي‌برند، تا

آنجا كه دانشجويان اين رشته، تا دروس رياضيات مهندسي پيشرفته و معادلات ديفرانسيل و فيزيك الكتريسيته،

موج، ارتعاش و حركت را نگذرانند، قادر به اخذ دروس چنداني در دانشگاه خود نيستند

[bme]

آزمون پایه ای و اساسی پیش از زایمان : سونوگرافی سه بعدی

http://www.hospitalmanagement.net/contractor_images/medison/1_accuvix.jpg


سیستم اولتراسوند سه بعدی که با استفاده از امواج فراصوتی و نرم افزار تصویری، تصاویر کاملاًواضح و روشن از جنین تهیه می نماید، می تواند در کنار تصاویر دو بعدی درهر مقطع زمانی از حاملگی، مورد استفاده قرار گیرد.

زمانیکه مشکلی در ارتباط با جنین توسط سیستم اولتراسوند دوبعدی تشخیص داده می شود و پزشک نیاز به تعیین و تشخیص اختلال دارد، تصاویر واضح و با جزئیات اولتراسوند سه بعدی در این باب بسیار ارزشمند می باشد. این تصاویر درهنگام رویت ابنورمالیهای مغز، ضایعه مادرزادی ستون فقرات و cleft tips / palates کام شکافته یا زبان شکافته، بسیار سودمند و ارزشمند می باشد.

تصاویر، به والدین منتظر کمک می کند تا متوجه ابنورمالیها گردند و بتوانند انتخاب درستی برای

فرزندشان داشته باشند ؛اما بهرحال این تکنولوژی به تازگی مسیر رشد و پیشرفت خود را آغاز کرده

است .

سیستم سه بعدی مشابه سیتم اولتراسوند دو بعدی، بدون درد و غیر تهاجمی است.امواج فراصوت ( که توسط انسان قابل شنیدن نیستند ) از بدن جنین انعکاس می یابد و تصویر حاصله یا سونوگرام حاصله از بدن بر صفحه مونیتور نمایش داده می شود.

برای انجام آزمون لازم است که پزشک مقداری ژل یا روغن در قسمتی از شکم که مورد تابش امواج فراصوتی قرار می گیرد، بمالند و آنگاه Transducer یا مبدل انرژی در آن قسمت قرار گرفته و جابجا

می شود. ترانسدیوسر امواج فراصوتی را به شکم و رحم و جنین موجود در آن هدایت می کند. سیستم سونوگرافی سه بعدی هیچگونه تابش یا اشعه x را شامل نمی گردد و برای مادر و فرزند بی خطر می باشد. سونوگرافی سه بعدی توسط پزشک متخصص مامایی و در بیمارستانهای تخصصی انجام می گیرد

علم و جنین به دنیا نیامده Science and the un born

زمانیکه دادگاه آمریکا به سقط جنین اعتبار قانونی در سال 1973 بخشید، زندگی جنینهای به دنیا نیامده در پرده ای از ابهام قرار گرفت. اما در این زمان پیشرفت های موجود در اولتراسوند (سونوگرفی) و جراحی های مربوط به جنین، دلایل به درد جنین و زنده ماندن نوزادان زودرس، توانست جنین به دنیا نیامده را به عنوان موجودی جدا از مادر معرفی نماید و قادر به نشان دادن و درمان آنها پیش از تولد گردید.

با وجود تصمیم ( The Roeu wade dicision ) the Roeu wade که وجود جنین را به عنوان انسان انکار می نمود، پیشرفت های علمی، توانست به سرعت این دیدگاه را به شکل نظریه غیر قابل دفاع در آورد.


Ultrausoud سونوگرافی

درسال 1973، پزشکان شروع به استفاده از اولتراسوند به عنوان وسیله تشخیصی در طی دوران

حاملگی کردند. تصاویر حاصله سیاه و سفید، مبهم و ناواضح و بسیار سخت و مشکل جهت تفسیر بودند. محقیقن در دهه 1990 شروع به کار در ارتباط با سیستم های اولتراسوند دیجیتالی و رنگی نمودند که کیفیت تصاویر را به مقدار قابل توجهی بهبود بخشید. ظهور و پیدایش سیستم های اولتراسوند سه یا چهار بعدی، تصاویر با زمینه واضح را ایجاد نمود و همچنین توانست تصاویری واضح و روشن از جنین به دنیا نیامده تهیه نماید.

به طور سنتی، تصاویر اولتراسوند نمایش داده شده در مونیتور، تصاویر دو بعدی را نشان می دهد. در سیستم های سه بعدی داده های مربوط به تصاویر دو بعدی وارد کامپیوتر شده که کامپیوتر آنها را به شکل سه بعدی بازسازی نموده و به صورت تصاویری با عمق و وضوح و روشنایی مناسب نشان میدهد. در سیستم اولتراسوند چهاربعدی پزشک می تواند تصاویر سه بعدی را مشاهده نماید، درعین اینکه حرکات جنین در زمان واقعی نیز نمایش داده می شود.

جنین در هفته 18 می تواند چشمان خود را باز نماید. روزنامه های انگلیسی بخصوص به راه رفتن و

حرکت جنین 12 هفته ای در رحم، حرکات چشم و خمیازه کشیدن آن اشاره نمودند.

منبع: www.dezmed.tk (http://www.dezmed.tk/) وبلاگ مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد دزفول

[bme]

دستگاههای تصویر برداری پزشکی – MRI
http://i3.tinypic.com/wwb6f6.jpg

روشى است كه با استفاده از ميزان آب معدنى متصل به مولكول ها، تصويرى از داخل بدن ايجاد مى كند. اين روش معمولاً براى تشخيص هرگونه بيمارى يا اختلال در عملكرد ارگان ها مورد استفاده قرار مى گيرد.اسم اصلى اين روش unclean MRI است كه كلمه هسته اى به علت بار منفى كه روى بيمار ايجاد مى كند، به طور كلى حذف شده است. در علوم ديگر واژه NMR كه استفاده از همين دستگاه در علوم غيرپزشكى است، هنوز استفاده مى شود. اساس كار MRI معمولاً براساس خصوصيات آزاد شدن اتم برانگيخته هيدروژن در مولكول آب است. وقتى جسم مورد نظر در يك ميدان خاص و پرقدرت مغناطيسى قرار مى گيرد، تمام اسپين هاى اتمى هسته هاى بدون اسپين صفر در دو حالت مخالف يكديگر قرار مى گيرند يا به صورت موازى با ميدان مغناطيسى يا غيرموازى. اختلاف ميان اتم هاى موازى و غيرموازى يك در ميليون است، در هر صورت اين اختلاف باعث تغييرى در ميدان مى شود. به هر حال هسته ها در حالتى زاويه دار با ميدان الكترومغناطيسى قرار مى گيرند.

http://i1.tinypic.com/wwbvxw.jpg


دوقطبى هسته در امتداد ميدان مغناطيسى قرار مى گيرد، در لحظه اى كه نسبت ها تقريباً مساوى هستند، بيشتر هسته ها در حالت كم انرژى قرار مى گيرند. وقتى كه بافت در معرض انرژى الكترومغناطيسى قرار مى گيرد (RF PULS) تعدادى از هيدروژن ها كه در حالت موازى با ميدان مغناطيسى بودند به حالت پرانرژى و پاد موازى درمى آيند. براى انتخاب زاويه تصوير مورد نظر از سه محور عمود برهم شيب مغناطيسى استفاده مى شود. شيب اول مربوط به برش است كه هنگام RF ADS اعمال مى شود. بعدى شيب رمزكننده فاز است و در نهايت شيب رمزكننده سرعت «تكرار» كه در حين عكسبردارى از بافت اعمال مى شوند. اين عمل به عكسبردارى از برش هايى از هر زاويه كمك مى كند.
زمانى كه هسته برانگيخته شده به حالت پايه برگشت، از خود انرژى آزاد مى كند. زمان برگشت به حالت پايه و موازى شدن با ميدان مغناطيسى كه در حد هزارم ثانيه است، با T1 نشان داده مى شود. T2 زمانى است كه برگشتن به حالت عادى با استفاده از انرژى معكوس اتفاق مى افتد.
براى تشكيل تصوير ثبت اطلاعات فضايى مولكول هاى بافت بعد از بازگشت به حالت عادى لازم است. به همين جهت يك ميدان مغناطيسى متراكم براى ثبت موقعيت هسته ها به كار گرفته مى شود.


MRI براى تشخيص هرگونه آسيب در بافت هاى مختلف مورد استفاده دارد. يكى از نكات مثبت در مورد MRI نداشتن اثر منفى بر روى بيمار است. MRI با استفاده از ميدان مغناطيسى و تابش غيريونيزه انجام مى گيرد. در حالى كه CT اسكن با اشعه X معمولى كه واجد تابش هاى يونيزه است، انجام مى شود و تابش هاى يونيزه مى توانند احتمال ايجاد بدخيمى را افزايش دهند به خصوص در بچه ها. عكس هاى حاصل از MRI معمولاً بين ۵ تا ۲۰ عدد هستند كه هر يك اطلاعات خاصى را از بافت مورد نظر نشان مى دهند و بايد توسط پزشك بررسى و مطالعه شوند.
• انواع MRI
MRIانتشارى: اين نوع از MRI ميزان انتشار آب را در بافت هاى بدن مشخص مى كند. از اين طريق مى توان انتشار مولكول هاى مختلف را در ارگان ها و سلول هاى مختلف بررسى كرد. نوع جديد MRI انتشارى (DT1) مى تواند ميزان انتشار را در جهات مختلف مشخص كند و اين روش در تشخيص بيمارى هايى مثل MS كه نورون ها طى آن از بين مى رود، به كار گرفته مى شود.
( MR angiography)MRA روشى است كه از طريق آن اشكالات عروقى بررسى مى شود. اصلى ترين مورد استفاده از MRA بررسى عروق گردن و نابجايى آئورت و عروق كليوى است. يك مورد استفاده ديگر از MRI در تصويربردارى از بافت هاى نرم، تعيين دقيق محل تومور در بدن است كه با تعيين دقيق محل آن مى توان راديوتراپى را آغاز كرد. محل دقيق و اندازه تومور به اين ترتيب مشخص مى شود و محل آن خالكوبى يا نشانه گذارى مى شود و درمان در آن محل به طور خاص آغاز مى شود.
با توجه به اينكه MRI روشى بسيار دقيق براى تشخيص بيمارى است، در سال ۲۰۰۳ آقاى پل لاوتربور و سرپيتر منزفيلد برنده جايزه نوبل پزشكى شدند. لاوتربور متوجه شد كه ميدان مغناطيسى مى تواند تصوير دوبعدى ايجاد كند و منزفيلد محاسبات رياضى شيب هاى مغناطيسى را انجام داد. كميته نوبل ريموند _ وى _ داماديان را ناديده گرفت. داماديان در سال ۱۹۷۴ استفاده NMR را براى تشخيص سرطان ثبت كرده است. او در سال ۱۹۹۷ از جنرال الكتريك بابت استفاده بدون اجازه از اختراعش به دادگاه شكايت كرد و ۱۲۹ ميليون دلار از جنرال الكتريك دريافت كرد. در سال ۱۹۸۰ اولين دستگاه اسكن MRI را ساخت كه هيچ وقت به بازار عرضه نشد. در سال ۲۰۰۱ life Tim achievement award موسسه MIT به داماديان اهدا شد

[bme]

من خودم دانشجوی مهندسی پزشکی شاخه ی بیوالکتریک هستم اگر کسی مشکلی داره میتونه مطرح کنه

[bme]

اگر کسی نمونه سوال از دروس پایه و اصلی میخواد در خدمتم

[amirabbas_sz]

با سپاس از شما دوست عزیز. جای این موضوع در بین بخشهای مختلف انجمن دانشجویان فنی و مهندسی خالی بود و لذا تاپیک مهم شد. امیدوارم در ادامه از مطالب مفید و ارزنده جنابعالی استفاده کنیم. سپاسگزارم :53::53::53:

[bme]

با تشکر از لطفی که نسبت به من داشتید تشکر

[bme]

پديده اي تازه در دستگاه هاي جديد ‌MRI


اگر بخواهيم به زبان ساده‌MRI‌ را توصيف كنيم بايد در مرحله اول از حركت اسپيني پرتون‌ها آغازكنيم. هر پروتون داراي حركت چرخشي، حول محور خود است كه با توجه به وجود بار الكتريكي مثبت پرتون‌ها، اين حركت دوراني را مي‌توان به صورت جريان الكتريكي حلقوي حول محور، شبيه سازي كرد. اين جريان حلقوي باعث به وجود آمدن ميدان مغناطيسي ضعيفي در امتداد محور دوران مي شود. در اتم هايي كه تعداد پرتون‌هاي هسته آن‌ها عددي زوج است اين ميدان ها دو به دو يكديگر را خنثي مي كنند، اما در اتم‌ها‌يي كه تعداد پرتون‌هاي هسته آن‌ها فرد است نظير كربن، هيدروژن، سديم يك گشتاور مغناطيسي در خارج هسته آن‌ها مشاهده مي شود كه ناشي از يك پروتون اضافه در هسته اين اتم ها است كه با هيچ‌ يك از گشتاورهاي ديگر خنثي نشده است. برخلاف تصويربرداري اشعه ايكس كه با تابش اشعه به بافت و تشخيص ميزان جذب اشعه، تصويربرداري صورت مي پذيرد، درMRI‌ ، بافت هاي بدن، خود منبع توليد سيگنال تصويربرداري خواهند بود.

با توجه به اين كه اتم هاي هيدروژن در آب و چربي بافت هاي مختلف بدن به وفور يافت ‌مي شوند و سيگنال هاي قوي‌تري از آن به دست مي‌آيد و همچنين گشتاور مغناطيسي آن‌ها با ميدان مغناطيسي خارجي سريع تر انطباق مي يابد، جهت تصويربرداري به شيوه‌MRI‌ مورد استفا‌ده قرار گرفته اند. در شرايطي كه اتم هاي بدن بيمار درون يك ميدان مغناطيسي قوي قرار گيرد، تحت تاثير ميدان قرار گرفته و بردار برايند مغناطيسي آن‌ها در راستاي اين ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد. در اين شرايط اكثر گشتاورهاي مغناطيسي لحظه اي هيدروژن بدن در راستاي ميدان و هم جهت با ميدان قرار مي گيرند و نسبت به تعداد كمتري كه در خلاف جهت ميدان قرار مي گيرند، پايدارتر هستند. نحوه حركت گشتاورهاي مغناطيسي در ميدان مغناطيسي مطابق معادله‌Bloch‌ است:‌http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_formol2.jpg



كه ضريب ژيرومغناطيس،‌H‌ ميدان مغناطيسي موثر،‌‌0M‌ بردارمغناطيسي شوندگي اوليه در حالت تعادل و‌1T‌ ،‌‌2T‌ زمان هاي بازيابي تعادل و‌M‌ بردار مغناطيس شوندگي هستند. اگر پاسخ دائمي معادله‌Bloch‌ را در حضور ميدان مغناطيسي ثابت‌‌0H‌ به دست آوريم، به پديده اي به نام‌Precession‌ مي رسيم و در مي يابيم كه بردار مغناطيس شوندگي در حضور ميدان مغناطيسي‌‌0H‌ با فركانس ثابتي دوران مي كند كه اين فركانس به فركانس لارمور معروف است و مقدارآن از رابطه به دست مي‌آيد. با تبديل فركانس زاويه اي به فركانس، مي‌توان فركانس لارمور را براي دستگاه‌هاي مختلف با ميادين مغناطيسي مختلف از رابطه زير به دست آورد : ‌ http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_Sheibani%20Khayyatan2.jpg





‌ مطابق قانون تشديد يا رزونانس، هرگاه يك دياپازون با فركانسي نوسان كند، تنها دياپازوني تحريك مي شود كه خود قادر به توليد همان فركانس باشد، از اين قانون استفا‌ده شده و دستگاه ، موج ‌RF‌ اي با همان فركانس لارمور، ارسال مي كند و اين موضوع سبب تحريك گشتاور مغناطيسي لحظه اي و تغيير محور چرخش آن‌ها مي شود. حال اگر اين پالس‌RF ‌‌تحريك بر داشته شود اين گشتاورها به حالت اوليه باز مي گردند و همانند قبل تحت تاثير ميدان مغناطيسي قرار خواهند گرفت و اين بازگشت در ميدان مغناطيسي سيگنال هاي پاسخي را آزاد مي كند كه از دريافت و پردازش آن‌ها ميزان آب بدن (يون هيدروژن) در نواحي تحت پردازش قرار گرفته (كه در مركزمگنت قرار گرفته است)، مشخص شده و تمايز بين بافت هاي نرم، كه هدف اصلي دستگاه‌MRI‌ است، برآورده مي شود. ‌
اولين دستگاه‌ MRI‌ درسال1977ميلادي توسط دامادين و همكارانش ساخته شد و امروزه به يكي از پيشرفته ترين و گران ترين تجهيزات پزشكي تبديل شده است. از قسمت هاي مختلف يك دستگاه‌MRI‌ مي‌توان به مگنت، بخش كنترل، فرستندهRF، گراديان ها، كويل هاي گيرنده و كامپيوتر بازسازي تصاوير اشاره كرد. در سال‌هاي اخير تغييرات و پيشرفت‌هايي در اين نوع سيستم ها صورت گرفته كه عمده اين تغييرات به نرم افزار يا اصطلاحا به كاربردهاي آن‌ها خلاصه مي شود.‌
كنگره هاي انجمن راديولوژي امريكاي شمالي ‌Radiological Society of North America‌ يا(‌)RSNA‌ اين امكان را فراهم مي سازد تا سازندگان تجهيزات ودستگاه‌هاي ‌MRI‌ آخرين پيشرفت‌هاي خود را به نمايش بگذارند. در سال گذشته بزرگ‌ترين كمپاني هاي سازنده ‌MRI‌ ‌جديدترين پيشرفت‌هاي خود را در اين زمينه به معرض نمايش قرار دادند كه همان گونه كه پيش‌بيني مي شد، بيشترين تمركز در زمينه كاربرد‌ دستگاه‌هاي‌MRI‌ به‌ويژه در ارتباط با تصاوير سه بعدي با رزولوشن بالا، تصويربرداري قلبي و تصاوير‌diffusion‌ بدن بود.‌
در كنار عرضه اين پيشرفت‌ها محصولات جديدي نيز عرضه شده بود كه با ساده كردن تصويربرداري و امكان پردازش ثانويه تصاوير، سرعت دستگاه و تعداد پذيرش بيماران را افزايش داده و علاوه بر اين كه بيمار احساس راحتي بيشتري مي كند، باعث صرفه جويي در وقت نيز مي شود.
به علاوه الگوريتم‌هاي جديد ارائه شده تكنيك هاي تصويربرداري موازي را نيز ارتقا دادند. كويل هاي جديد براي قسمت هاي مختلف بدن عرضه شده بودند كه هماهنگ با سيستم هاي‌RF‌ با تعداد كانال هاي متفاوت هستند.‌
(‌Integrated Parallel Acqusition Technique‌)‌iPAT يا تصويربرداري موازي ابزار‌ي پويا است كه امروزه نقش اساسي در تصويربرداري كلينيكي MRI‌ ، بازي مي كند. پيشرفت در‌iPAT‌ جهت آشكاركردن و كشف روش هايي جديد همچنان ادامه دارد. نكته قابل توجه اين است كه باگذشت اندكي از عمرiPAT‌ ، تغييرات بسياري را در زمينه پروتكل‌هاي تصويربرداري ارائه كرده است كه ما را وادار كرده به صورت مداوم از آن استفا‌ده كنيم. ‌
‌iPAT شيوه اي جديد براي تصويربرداري سريع تر است.در اين روش با استفا‌ده از‌Array Coil‌ ها و تعداد بيشتري كانال هاي‌RF‌ مستقل و اطلاعات مربوط به حساسيت كويل هاي گيرنده، زمان تصويربرداري كاهش داده مي شود.يكي از مهم ترين عوامل موثر برزمان تصويربرداري MRI‌ ، تعداد گام هاي‌ان كدينگ فازي‌ است كه تاثير مستقيم نيزبر رزولوشن دارد بدين معني كه يك تصوير با ماتريس 256*256 به 256 نمونه برداري نيازمند است و اگر تعداد نمونه برداري ها نصف شود باعث نصف شدن زمان در ازاي پايين آمدن رزولوشن تصوير مي شود. با كمك‌ iPAT‌ مي‌توان با تعداد نمونه برداري هاي كمتر رزولوشن مورد نظر را به دست آورد. بدين ترتيب كه در تصويربرداري معمولي پيش از هر نمونه برداري توسط يكي از گراديان ها عملان كدينگ فازي‌ ، صورت مي پذيرد تا نقاط مختلف از نظر فاز از يكديگر متمايز شوند. هنگامي كه المان‌هاي كويل در جهت‌ان كدينگ فازي‌ قرار گرفته باشند، عمل‌ان كدينگ مي‌تواند با استفا‌ده از تفاوت حساسيت المان‌هاي كويل صورت پذيرد و سبب كاهش فعاليت گراديان‌ان كدينگ فازي‌ كاهش شود. البته فعال سازي‌Phase over sampling‌ باعث كم شدن اثر‌iPAT‌ شده و اگر‌Phase over sampling‌ وجود نداشته باشد زمان تصويربرداري تقريبا به نسبت‌PAT factor‌ پايين مي‌آيد كه اين فاكتوردر تصويربرداري‌ ‌ها حداكثر16 در نظر گرفته مي شود.‌iPAT‌ به زبان ساده همان تكنيك ثابت نگاه داشتن رزولوشن در عين كاهش زمان است.مانند هميشه در‌MRI‌ پارامترها با هم‌Trade off‌ دارند و اعمال‌iPAT ‌‌ باعث كاهش سيگنال به نويز به نسبت ريشه دوم‌PAT factor خواهد شد. در تكنيكي به نام ‌GRAPPA‌ اطلاعات از هر coil ‌‌به تعداد كمتر گرفته مي شود و سپس با استفا‌ده از الگوريتم بازسازي تصوير‌GRAPPA‌ واطلاعات حساسيت كويل ها، خطوط مياني نمونه برداري نشده محاسبه و جايگزين مي شوند و ‌K-space‌ تكميل مي‌شود . سپس با اعمال ‌FFT‌ روي اين فضا، تصوير نهايي بازسازي مي شود. ‌http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_sdasd.jpg
درتكنيك‌mSENSE‌ نيز نمونه برداري ها با تعداد خطوط كمتري صورت مي پذيرد و با اعمال ‌FFT‌ تصوير هريك به صورت مجزا تشكيل مي شود سپس با كمك الگوريتم‌ mSENSE‌ و با استفا‌ده از اطلاعات حساسيت كويل ها، تصوير نهايي ساخته ميشود. از آنجا كه نمونه برداري هاي كمتر باعث به وجودآمدن آرتيفكت‌Fold over‌ يا ‌aliasing‌ مي‌شود در تصوير برداري هايي كه تصوير نهايي‌aliasing‌ دارد نمي‌توان از اين تكنيك بهره گرفت چراكه الگوريتم، قابليت تمايز بين سيگنال هاي اصلي و‌aliasing‌ را ندارد. معمولا در تصويربرداري هاي با‌FOV‌ كوچك اين مشكل وجود دارد و بهتر است كه از تكنيك‌GRAPPA‌ كمك گرفته شود . پيش از معرفي ‌iPAT‌ تنها روش سرعت بخشيدن به تصويربرداري ها استفا‌ده از گراديان هاي سريع‌تر بود و با توجه به محدوديت هاي فيزيولوِِِژيك، حداقل زمان‌هاي تصويربرداري قابل كاهش نبود، اما‌iPAT‌ اين مشكل را حل كرده و زمان را با كاهش گام هاي‌phase encoding كاهش داده است. استفا‌ده از‌iPAT‌ محدوديت هايي نيز دارد، به طور مثال كويل هاي گيرنده بايد‌array‌ باشند و كويل هاي‌single‌ مانندflex‌ به تنهايي اين قابليت را دارا نيستند. ضمنا المان هاي انتخاب شده كويل هاي گيرنده بايد در امتداد جهت‌ان كدينگ فازي‌ قرار گرفته باشند و تعداد آن‌ها است كه حداكثر مقدار‌‌ PAT factor‌ را تعيين مي كند. از لحاظ سخت افزاري نيز هر المان كويل بايد به يك كانال‌RF‌ مجزا متصل شده باشد.‌
‌ از مزاياي كاربردي و ديگر‌iPAT‌ مي‌توان به افزايش رزولوشن تصوير در زمان هاي برابر اشاره كرد، همچنين در تصويربرداري هاي مغز و گردن diffusion prefusion EPI HASTE(‌) آرتيفكت را كاهش داده و اعوجاج را از بين مي برد. در تصويربرداريAbdominal Truefisp(‌ ،HASTE‌ ،‌)VIBE‌ با كاهش زمان حبس تنفس، باعث راحتي بيشتربيمار و افزايش سرعت تصويربرداري مي شود و نيز با كاهش آرتيفكت هاي حركتي، تصاوير واضح تري را به وجود مي آورد. در تصويربرداري هاي قلبي (‌Cardiac‌) و عروقي(‌آنژيوگرافي‌) نيز مزاياي‌iPAT‌ قابل بهره برداري است. البته نكاتي در رابطه با استفا‌ده از‌iPAT‌ نيز وجود دارد : به طورمثال هنگام استفا‌ده ازكويل مغز 8 كانال بايستي از فيلتر‌نرماليزه كننده‌ استفا‌ده كرد تا بتوان تصوير يكنواختي به دست آورد. همچنين در تصويربرداري‌axial‌ از شكم، تكنيك ‌SENSE‌ تصوير بهتري مي‌دهد در صورتي كه معمولا استفا‌ده از‌SENSE‌ باعث نويز بيشتر در پس زمينه تصوير مي شود. البته استفا‌ده از پدهاي فاصله انداز بين كويل و بدن را نبايد فراموش كرد.‌
‌ در پروتكل‌هاي‌single shot‌ مانند HASTE‌ و‌EPI‌ استفا‌ده از‌GRAPPA‌ علاوه بر اين كه اعوجاج و آرتيفكت ها را كاهش مي‌دهد امكان تصويربرداري با‌ TE‌ كمتر را نيز فراهم مي‌سازد.‌
به عنوان يكي از پيشرفت‌هاي‌iPAT‌ مي‌توان به‌‌2iPAT‌ اشاره كرد كه در تصويربرداري سه بعدي استفا‌ده مي شود. در تصويربرداري سه بعدي عمل‌ان كدينگ فازي‌ در دو جهت صورت مي گيرد و به جاي يك‌Slice‌ از يك ‌Slab‌ تصويربرداري مي شود، در مورد‌2iPAT ‌، عمل‌ان كدينگ فازي‌ در جهت‌Slice‌ ها اعمال مي شود و در صورتيكه تعداد المان هاي كويل در اين جهت از يكبيشتر باشد، در اين جهت نيز‌iPAT‌ مي‌تواند به كار رود. فاكتور‌PAT‌ نهايي برابر با حاصلضرب فاكتورهاي‌PAT‌ در دو جهت‌ان كدينگ فازي‌ است كه يكي فاكتور‌PE‌ و ديگري فاكتور‌‌D3‌‌ ناميده مي شود. ازجمله پروتكل هايي كه از اين روش استفا‌ده مي كنند مي‌توان به‌Gre‌ و‌d-ce3fl‌ و‌d-vibe3fl‌ و‌trufi‌ اشاره كرد. البته در جهت اسلايس ها فقط به صورت‌GRAPPA‌ مي‌توان از‌iPAT‌ استفا‌ده كرد و محدوديت هاي ديگري نيز از جمله در‌FAT SAT‌ يا استفا‌ده همزمان ازover sampling‌ ،‌فوريه جزئي‌ به وجود مي‌آورد. ‌
استفا‌ده از كويل هاي ماتريسي كه درتكنولوژي‌TIM‌ مورد استفا‌ده قرار مي گيرند در سه حالCP‌ ،dual‌ ،‌triple‌ قابل انجام است و در حالت‌Triple‌ هر سه المان كويل به صورت مستقل عمل مي كنند و به سه كانال مجزاي‌RF‌ متصل مي شوندكه سبب مي شوند بهترين بازدهي از‌iPAT‌ به دست آيد. از سوي ديگر قابليت انعطاف بيشتري در انتخاب جهت‌ ان‌كدينگ فازي‌ فراهم مي كند و به همين جهت در تصويربرداري هاي سه بعدي به خوبي مورد استفا‌ده قرار‌‌ مي‌گيرند.
توجه به نكات ذير در رابطه با ‌iPAT‌ توصيه مي‌شود :
1) المان هاي كويل درجهت‌ان‌كدينگ فازي‌ ‌ قرار گرفته باشند.‌
‌2) به تعداد لازم حداقل برابر با فاكتور‌PAT‌ از المان هاي كويل انتخاب شده باشند.‌
‌3) فاصله بين كويل و بدن از حداقل لازم برخوردار باشد به‌ويژه در شكم‌،قلب‌و آنژيو‌ .
‌4)در پروتكل‌هاي‌ single shot‌ مانندEPI‌ استفا‌ده از‌iPAT‌ باعث بهبود كيفيت مي شود و روي زمان تصويربرداري اثري ندارد.‌
‌5)كاهش سيگنال به نويز بايستي مورد توجه قرار گيرد و در برخي موارد جبران سازي شود.‌
‌6) هنگام استفا‌ده از‌mSENSE‌ بايستي مطمئن شد كه در جهت‌ان‌كدينگ فازي‌ ‌ به اندازه كافي‌FOV‌ بزرگ انتخاب شده باشد و در صورت نياز از‌Phase over sampling‌ استفا‌ده شود.‌
‌7)هنگام استفا‌ده از‌iPAT‌ با پروتكل‌هاي ‌GRE‌ (گراديان اكو) استفا‌ده از حالت چند پاسخي(‌Multi echo‌) امكان پذير نيست.‌

[bme]

دوربین کپسولی مغناطیسی می تواند درون بدن هدایت و متوقف شود.گرفتن عکس هایی از درون بدن با استفاده از دوربینی که توسط بیمار بلعیده می شود ، امر جدیدی نیست ، اما سابق بر این کنترلی بر این وسیله در حین عبور آن از درون بدن وجود نداشت .یک دوربین کپسولی جدید ( که در شکل زیر می بینید ) توسط یک تیم بین المللی از محققین توسعه یافته است که دارای این قابلیت است که میتواند در بدن هدایت شود و هرجا که لازم باشد متوقف شود و حتی قادر است تا عکسهایی از « مری » بدست آورد .تصاویر درون روده ممکن است با یک دوربین کپسولی کوچک که توسط بیمار بلعیده شده است ، حاصل شوند . این وسیله راهش را در میان روده باز میکند و تصاویری از پرزهای روده ای به یک گیرنده خارجی که بر روی یک کمربند و توسط بیمار حمل میشود ارسال میکند . این دستگاه داده را در خود ذخیره میکند و بعدتر پزشک می تواند با آنالیز آن هرگونه خونریزی یا تومور را تشخیص دهد.



با این وجود ، این دوربین برای معاینه مری و معده زیاد مناسب نیست . علت اینست که فقط 3 یا 4 ثانیه طول میکشد تا دوربین راهش را از میان مری باز کند .در هر ثانیه 2 تا 4 عکس گرفته میشود - و زمانیکه به معده میرسد ، به علت وزن کم آن که حدود 5 گرم می باشد ، خیلی سریع به قسمت پایین دیواره معده فرو میافتد . بعبارت دیگر همه این اتفاقها بسیار سریعتر از آن است که بتوان تصاویر کاربردی و مفیدی بدست آورد . به همین علت همچنان برای معاینه مری و معده لازم است تا بیمار یک اندوسکوپ نسبتاً باریک را ببلعد.
در همکاری مشترکی مهندسان تولیدکننده Given Imaging ، بیمارستان اسرائیلی هامبورگ و کالج رویال امپریال لندن ، پژوهشگرانی از انستیتو فرونهافر برای مهندسین پزشکی در سانکت اینگبرت اولین سیستم دارای قدرت کنترل مداوم را برای دوربین کپسولی توسعه دادند .
به گفته دکتر فرانک ولک ، رئیس تیم IBMT ،" درآینده ، پزشکان این توانایی را خواهند داشت تا دوربین را در مری متوقف کنند ، بالا و پایین ببرند و روشن کنند و زاویه دوربین را در حالت مورد نیاز تنظیم کنند " که این به آنها اجازه میدهد تا معاینه دقیقی از قسمت های بین مری و معده داشته باشند .
اگر اسفنکتر قلبی درست کار نکند ، اسید معده از مری بالا آمده و باعث سوزش قلب می شود . در طولانی مدت این اتفاق حتی می تواند منجر به سرطان مری شود . ولی اکنون و با این دوربین می توان حتی دیواره های معده را نمایش داد .
" ما یک وسیله مغناطیسی تقریباً باندازه شکلات درست کرده ایم . پزشک میتواند آن را در طول مدت معاینه در دست بگیرد و روی بدن بیمار بالا و پایین ببرد و دوربین قرار گرفته درون بدن دقیقاً حرکت آن را دنبال میکند ." - به نقل از ولک .
دوربین کپسولی هدایت شونده ، در روشی بسیار مشابه نمونه های قبلی ساخته می شود ؛که اجزای آن عبارتند از یک دوربین ، یک فرستنده که تصاویر را به گیرنده ارسال میکند ، یک باتری و چند دیود نور سرد که مانند لامپ فلاش هر بار که عکسی گرفته میشود نور نسبتاً شدیدی ایجاد میکنند . یکی از اولین نمونه های دوربین کپسولی ، برای اولین بار در بدن انسان بصورت عملی مورد استفاده قرار گرفته است . محققین ثابت کرده اند که دوربین میتواند برای مدتی حدود 10 دقیقه در مری باقی بماند . حتی در حالتی که بیمار بصورت عمودی نشسته باشد

[bme]

قلب مجازی بااستفاده ازپروژه مدل کامپیوتری
شرکت کامپیوتری فیلیپس در حال آماده سازی یک پروژه آزمایشی جهت طراحی یک قلب مجازی می باشد.از این قلب مجازی میتوان به عنوان یک مدل تحقیقی استفاده کرد.در واقع این قلب مجازی نوعی مدل کامپیوتری پیشرفته از قلب انسان می باشد که میتوان شرایط خاص هر بیمار را با استفاده از اطلاعات پزشکی حاصل از سی تی و ام ار ای و میزان گردش خون و فشار خون در شریان های کرونری(که ماهیچه های قلب را تغذیه میکند)و ای سی جی بر روی آن پیاده کرد. این مدل کامپیوتری رفتار قلب و آئورت رادر سطوح ملکولی و سلولی و بافت ها کامل خواهد کرد.این مدل ها قادرند تا اطلاعات پزشکی در مورد چگونگی ایجاد اختلال در دستگاه های قلبی عروقی، توسط بیماری های قلبی در سطوح ذکر شده را (سلولی و ملکولی و ...)با هم ترکیب و یکی کنند.در نتیجه میتوان روش های شبیه سازی را که پزشکان برای پیش بینی نتیجه ی روش های درمانی استفاده میکنند گسترش داد. چون این مدل ها مطابق با مشخصات پزشکی هر فرد می باشند به راحتی میتوان درمان را برای هر فرد مجسم کرد. پروفسور رضا رضوی هماهنگ کننده ی پروژه های پزشکی وپزشک بیماری های قلب و عروق در کودکان و رئیس اتحادیه تصویر برداری پزشکی در کالج کینگ لندن میگوید:( پروژه جالب قلب مجازی دو فناوری مدل سازی و کامپیوتر را در جهت ارتقا سطح مراقبت های پزشکی از بیماران قلبی گرد هم آورده است.این پروژه سرانجام ما را قادر خواهد ساخت تا بهترین روش درمان را برای هر فرد انتخاب کنیم.)



به عنوان مثال یکی از راه های درمان نامنظمی ضربان قلب روشی غیر تهاجمی به نام ریشه کنی(عضوبرداری)به وسیله فرکانس رادیویی میباشد.در طی این عمل کاتتر (میل جراحی)در قلب بیمار جای داده می شود و بافتی که مسئول تکثیر سیگنال های غیر طبیعی الکتریکی در ماهیچه قلب است با استفاده از گرمای حاصل از فرکانس رادیویی که از راس کاتتر سرچشمه میگیرد تخریب میشود.پزشکان با تکیه بر تجربه ی خود تصمیم میگیرند که کدام قسمت از این بافت باید تخریب شود.چون فعالیت های الکتریکی قلب در هر فرد متفاوت می باشد این تصمیم گیری بسیار مشکل است. با استفاده از مدل های شبیه سازی شده ی کامپیوتری از قلب هر بیمار که تمامی ساختار و عملکرد آن را در بر دارد پزشکان قادرند تا آثار تخریب قسمت های گوناگونی از بافت را قبل از عمل امتحان کنند.در واقع این قلب مجازی نوعی مدل کامپیوتری پیشرفته از قلب انسان می باشد که میتوان شرایط خاص هر بیمار را با استفاده از اطلاعات پزشکی حاصل از سی تی و ام ار ای و میزان گردش خون و فشار خون در شریان های کرونری(که ماهیچه های قلب را تغذیه میکند)و ای سی جی بر روی آن پیاده کرد. این مدل کامپیوتری رفتار قلب و آئورت رادر سطوح ملکولی و سلولی و بافت ها کامل خواهد کرد.این مدل ها قادرند تا اطلاعات پزشکی در مورد چگونگی ایجاد اختلال در دستگاه های قلبی عروقی، توسط بیماری های قلبی در سطوح ذکر شده را (سلولی و ملکولی و ...)با هم ترکیب و یکی کنند.در نتیجه میتوان روش های شبیه سازی را که پزشکان برای پیش بینی نتیجه ی روش های درمانی استفاده میکنند گسترش داد. چون این مدل ها مطابق با مشخصات پزشکی هر فرد می باشند به راحتی میتوان درمان را برای هر فرد مجسم کرد. پروفسور رضا رضوی هماهنگ کننده ی پروژه های پزشکی وپزشک بیماری های قلب و عروق در کودکان و رئیس اتحادیه تصویر برداری پزشکی در کالج کینگ لندن میگوید:( پروژه جالب قلب مجازی دو فناوری مدل سازی و کامپیوتر را در جهت ارتقا سطح مراقبت های پزشکی از بیماران قلبی گرد هم آورده است.این پروژه سرانجام ما را قادر خواهد ساخت تا بهترین روش درمان را برای هر فرد انتخاب کنیم.) به عنوان مثال یکی از راه های درمان نامنظمی ضربان قلب روشی غیر تهاجمی به نام ریشه کنی(عضوبرداری)به وسیله فرکانس رادیویی میباشد.در طی این عمل کاتتر (میل جراحی)در قلب بیمار جای داده می شود و بافتی که مسئول تکثیر سیگنال های غیر طبیعی الکتریکی در ماهیچه قلب است با استفاده از گرمای حاصل از فرکانس رادیویی که از راس کاتتر سرچشمه میگیرد تخریب میشود.پزشکان با تکیه بر تجربه ی خود تصمیم میگیرند که کدام قسمت از این بافت باید تخریب شود.چون فعالیت های الکتریکی قلب در هر فرد متفاوت می باشد این تصمیم گیری بسیار مشکل است. با استفاده از مدل های شبیه سازی شده ی کامپیوتری از قلب هر بیمار که تمامی ساختار و عملکرد آن را در بر دارد پزشکان قادرند تا آثار تخریب قسمت های گوناگونی از بافت را قبل از عمل امتحان کنند

[bme]

امیدوارم کمی بیشتر حمایت کنید تا مطالب جدیدتر براتون بزارم.کسی دانشجو یا فارغ التحصیل مهندسی پزشکی هست؟

[bme]

اگر کسی در درسهای دانشگاه مشکل داره مطرح کنه تا راهنمایی کنیم

[xx_s_d_m_xx]

اگر کسی نمونه سوال از دروس پایه و اصلی میخواد در خدمتم
سلام دوست گلم من مهندسی مکانیک ساخت و تولید می خونم. می خواستم اگه امکان داره کتاب های ارشد مهندسی پزشکی رو بدونم چیه؟

[Vahid65]

با سلام
دوست عزیز با اجازه از شما من هم اگر مطالبی مفید ویا مقالاتی پیدا کردم برای شما ودیگر دوستان قرار میدم.سپاسگزارم.:53:

[Vahid65]

مقاله (http://www.ewa.ir/modules.php?name=News&file=categories&op=newindex&catid=9): سونوتراپی چیست؟

سونوتراپی عبارت است از درمان دردها و سایر مشکلات با استفاده از امواج اولتراسوند. استفاده از امواج اولتراسوند در درمان پیش از استفادة آن در تشخیص مطرح بوده است. همانطور که می‌دانید امواج اولتراسوند امواجی مکانیکی می‌باشند و لذا این ارتعاشات مکانیکی درون بافت باعث تولید حرارت می‌شوند و این حرارت است که می‌تواند تسکین دهنده باشد. با استفاده از روش سونوتراپی ما می‌توانیم بافتهای نیمه عمقی نظیر مفاصل، تاندون‌ها، لیگامان‌ها، عضلات و ... را درمان کنیم. همچنین این روش در ترمیم شکستگی استخوان نیز کاربرد زیادی دارد. از مواردی که سونوتراپی به صورت درمان اختصاصی به کار می‌رود می‌توان به درمان فلج عضلات صورت اشاره کرد. در این بیماری به دلیل اینکه استفاده از روشهای معمول فیزیوتراپی باعث تبخیر آب چشم می‌شوند می‌توان به راحتی با استفاده از سونوتراپی حرارت را فقط در عمق مورد نظر ایجاد نمود.
قبل از اینکه وارد بحثهای فیزیکی سونوتراپی شویم باید اشاره کنیم که آخرین گزارشAIOM (American Institute of Medicine) که کمیته بین المللی روشهای اولتراسوند است اعلام می‌دارد که شدتهای تشخیصی و درمانی که در حال حاضر استفاده می‌شوند هیچ گونه اثر قابل توجه بر بیماران ندارند. البته شاید در آینده آثاری مشخص شوند ولی در هر صورت استفاده محتاطانه از این امواج در حال حاضر بی‌خطر است.


http://www.radiology.uiowa.edu/RadTech/P1010016sm.JPG
قبل از اینکه وارد بحثهای فیزیکی سونوتراپی شویم باید اشاره کنیم که آخرین گزارشAIOM (American Institute of Medicine) که کمیته بین المللی روشهای اولتراسوند است اعلام می‌دارد که شدتهای تشخیصی و درمانی که در حال حاضر استفاده می‌شوند هیچ گونه اثر قابل توجه بر بیماران ندارند. البته شاید در آینده آثاری مشخص شوند ولی در هر صورت استفاده محتاطانه از این امواج در حال حاضر بی‌خطر است.
پارامترهای تابش‌دهی:
همانطور که در بالا نیز اشاره کردیم امواج اولتراسوند امواجی مکانیکی هستند. معمول‌ترین راه برای سنجش امواج اولتراسوند تراکم فضایی توان صوتی یا شدت صوت است ولی به دلیل اینکه امواج اولتراسوند در دو حالت یا مد(mode) پیوسته و پالس استفاده می‌شوند لذا شدت صوتی در هر یک از این دو مد متفاوت خواهد بود. در مد پیوسته امواج به صورت دائم در زمان معین منتشر می‌شوند و انتشار این امواج در بافت تغییرات کمی ایجاد می‌کند. در این مد شدت متوسط فضایی بیم و بیشترین شدت بیم(Max peak) مورد توجه هستند.
مد پیوسته در سیستمهای سونوکیت ( برای بررسی ضربان قلب جنین)، داپلر پیوسته، سونوتراپی و دانسیتومتری استخوان استفاده می‌شود.
در مد پالسی، در یک محدوده زمانی موج داریم و سپس امواج قطع می‌شوند. در این مد دو پارامترPD(Pulse Duration) وPRF (Pulse Reapeatation Frequency) مهم هستند.
در این حالت با گذشت زمان شکل موج فرق می‌کند لذا متوسط زمانی باریکه مهم است.
سیستم‌های پالس را به صورت دیگر، زمان روشن و خاموش نیز معرفی می‌کنند. اغلب دامنه موجهای ما یکسان نیست بلکه یک فرکانس مرکزی دارند. در سیستم‌های پالس عمق نفوذ امواج بهPRF بستگی دارد. هر چه این فرکانس بیشتر باشد عمق کمتری قابل بررسی است. فرکانس مورد استفاده در درمان حدوداً 10000 است که عمق حدودcm 5/7 را درمان می‌کند.
در سیستم پالس پارامتر دیگری تحت عنوانDuty Factor داریم که عبارتست اززمانon بودن سیستم به زمان off بودن آن . در سیستمهای فعلی سونوتراپیDuty Factor در حدود 3-10- 2-10 متغیر است یعنی مثلاً 1/0% روشن است و در بقه زمان خاموش می‌باشد.Duty Factor در برآورد آثار بیولوژیک مهم می‌باشد.
همانطور که گفتیم موج صوتی در بافت فشار صوتی ایجاد می‌کند یعنی باعث تولید انقباضات و انبساطات مختلف در بافت می‌شود. لذا دو فشار تعریف می‌شود: فشارMax فشاری است که باعث انقباض می‌شود و فشارMin فشاری است که انبساط ایجاد می‌کند. فشار انقباض می‌تواند باعث ایجاد پدیده حفره‌سازی شود. لذا دو فشار داریم:

1- قله فشار انقباض (Pc) کهMax فشار انقباض است.
2- قله فشار انبساط (PR) کهMin فشار است و با علامت منفی مشخص می‌شود. این دو فشار را در هر دو حد پیوسته و پالس داریم
http://www.ispub.com/xml/journals/ijnm/vol1n1/compaide-fig1.jpg
شدت:
شدت عبارتست از تراکم فضایی توان. در سیستمهای تشخیصی توان بینmW 10-1 است. در کاربردهای درمانی شدت در مد پالس3W/cm2 و در مد پیوستهW/cm2 2-0 می‌باشد. در سیستمهای متوسط زمانی توان تعریف می‌شود که با رابطه توان حداکثرDuty Factor مشخص می‌شود.
ترانسدیوسر:ترانسدیوسرها در سونوتراپی مشابه کاربردهای تشخیصی از کریستال پیزوالکتریک تشکیل شده‌اند. فرکانس‌های مورد استفاده در درمان در حدودMHZ 3-2 می‌باشد. کریستال پیزوالکتریک در دو راستا ارتعاش می‌نماید: 1- ارتعاش در راستای جلو و عقب کهrebound نام دارد. 2- ارتعاش در کناره کریستال کهSWR (Side Wall Radiation) نامیده می‌شود.
درروش تشخیصی فقط از امواجrebound استفاده می‌شود ولی در درمان تفاوتی در استفاده از دو موج نیست. امواجSWR از نقطه نظر آثار بیولوژیکی اهمیت می‌یابند. به دلیل اینکه در هنگام درمان با امواج اولتراسوند، ترانسدیوسر، دست اپراتور و عضو مورد درمان بیمار در آب قرار دارند تا محیطی مناسب برای انتشار و انتقال امواج از ترانسدیوسر به عضو مورد درمان فراهم شود امواجSWR در دست اپراتور جذب می‌شود و با گذشت زمان می‌توانند آثار بیولوژیک ایجاد نمایند. به همین دلیل توصیه شده است تا شدت این امواج کمتر از10mW/cm2 باشد. در ترانسدیوسرهای درمانی، کریستال پیزوالکتریک به صورت یکپارچه است و با استفاده از یک کولیماتور که از جذب ماده‌ای جاذب امواج اولتراسوند نظیر پلیمرهای کربن است، میدان را به اندازه دلخواه درمی‌آورند.
چند تعریف در سونوتراپی:
ضریب جذب:
بیانگر میزان جذب امواج اولتراسوند در بافت است. حالت ایده‌آل این است که امواج به صورت کامل جذب شوند ولی به هر حال به دلیل پدیده‌هایی همچون اسکترینگ، انعکاس و ... این حالت رخ نمی‌دهد. همچنین بسته به نوع بافت ضرایب جذب در آنها متفاوت است. در ضمن میزان فرکانس نیز ضریب جذب را تغییر می‌دهد. به عنوان مثال در فرکانسی برابر1MHZ ضریب جذب برای استخوانneper/cm 22/3، پوستn/cm 62/0، آبn/cm 0006/0 و خونn/cm 028/0 می‌باشد.
در واقع با افزایش چگالی بافت اتلاف انرژی صوتی در آن بیشتر می‌شود که این پدیده در درمان مفید است.
عمق نیم جذب،HVD (Half Value Depth) :
عمقی است که شدت صوت در آن به نیمی از مقدار اولیه کاهش می‌یابد و مقدار آن از رابطه HVD=0.693/a بدست می‌آید که در این رابطهa ضریب جذب می‌باشد.
عمق ویژه:
عمقی است که شدت موج به 15% مقدار اولیه برسد و از رابطةP=2.3/a بدست می‌آید و در این رابطهa ضریب جذب می‌باشد.
محیط تماسی(Contact Medium):
محیط تماسی محیط بینTransducer و بافت می‌باشد. محیط تماسی باید محیطی باشد که امپدانس آکوستیکی آن مابین امپدانس آکوستیکی ترانسدیوسر و بافت باشد تا اجازة عبور امواج را بدهد. یکی از مواد مناسب برای این منظور آب است. البته باید از آب بدون گاز (جوشیده) و استریل استفاده کرد. البته امروزه ژلهای گوناگون مخصوص این کار نیز ساخته شده‌اند. در هر صورت هر ماده‌ای که به عنوان یک محیط تماس به کار می‌رود باید دارای خصوصیاتی باشد. از جمله اینکه استریل باشد، توسط پوست جذب نشود، ایجاد رنگ نکند، حاوی میکروارگانیسم‌ها نباشد، اثرات سردی، گرمی و شیمیایی نداشته باشد، بدون گاز باشد و اینکه میزان عبور صورت از درون آن زیاد باشد.
به طور کلی امواج اولتراسوند را به دو صورت به بافت منتقل می‌کنند:

1- تماس مستقیم که در آن از ژل بین بافت و تراسدیوسر استفاده می‌شود.
2- درمان غیر مستقیم که معمولاً درمان زیر آب است و معمولاً برای سطوح با اشکال نامشخص نظیر انگشتان پا از آن استفاده می‌شود. همچنین حرکتHead درمانی نیز به دو صورت است:

1- روش دینامیک که در آن پروب را مرتب حرکت می‌دهیم. این روش این مزیت را دارد که باعث اتساع نقطه‌ای شریانها نمی‌شود. بافت در نقطه‌ای میدان تابش قرار می‌دهیم که شدت بسیار بالاست وHead درمانی را با حرکاتی آرام به صورت دایره یا انتقالی حرکت می‌دهیم.
2- روش استاتیک که در این روش پروب ساکن است و امواج را با شدت بالا به ناحیه مورد نظر می‌تاباند.

[Vahid65]

مقاله (http://www.ewa.ir/modules.php?name=News&file=categories&op=newindex&catid=9): اصول الکترومایوگرافی
الکترومایوگرافی ( EMG ) مطالعه عملکرد عضله از طریق تحلیل سیگنالهای الکتریکی تولید شده حین انقباضات عضلانی است. EMG اغلب به طور نادرستی بوسیله پزشکان و محققان به کار گرفته می شود. در بیشتر موارد حتی الکترومایوگرافرهای با تجربه نیز نمی توانند اطلاعات کافی و جزئیات مورد نظر را از پروتکل به دست آورند و لذا محققان دیگر مجازند که کارهای آنها را تکرار کنند. این بخش برخی از این مشکلات را روشن می سازد و اساس لازم برای انجام مطالعات EMG به عنوان بخشی از تحقیقات بوسیله محققین را به خواننده می دهد.
EMG اندازه گیری سیگنال الکتریکی همراه با تحریک عضله است که می تواند شامل عضلات ارادی و غیر ارادی شود. وضعیت EMG انقباضات عضله ارادی به میزان کشش بستگی دارد. واحد عملکردی انقباض عضله یک واحد حرکتی ( motor unit ) است که متشکل است از یک نورون حرکتی آلفا منفرد و تمام فیبرهایی که از آن منشعب می شوند. وقتی پتانسیل عمل ( impulse ) عصب حرکتی که فیبر را تغذیه می کند به آستانه دپلاریزاسیون برسد فیبر عضله منقبض می شود. دپلاریزاسیون باعث ایجاد میدان الکترومغناطیسی می شود و این پتانسیل به عنوان ولتاژ اندازه گرفته می شود. دپلاریزاسیون که در طول غشا عضله منتشر می شود یک پتانسیل عمل عضله است. پتانسیل عمل واحد حرکتی ( m.u ) مجموع پتانسیل عملهای منفرد تمامی فیبرهای یک واحد حرکتی است. بنابراین سیگنال EMG جمع جبری تمام پتانسیل عملهای واحدهای حرکتی موجود در ناحیه ای است که الکترود در آنجا قرار گرفته است. ناحیه قرار گرفتن الکترود معمولاً شامل بیش از یک واحد حرکتی است زیرا فیبرهای عضلانی واحدهای حرکتی مختلف در تمام طول عضله در ترکیب با هم قرار دارند . هر بخش از عضله می تواند حاوی فیبرهای متعلق به حدود 20 تا 50 واحد حرکتی باشد.


http://i15.tinypic.com/29xynh3.jpg

یک واحد حرکتی مستقل می تواند دارای 3 تا 2000 فیبر عضله باشد. عضلاتی که پنج حرکت را در کنترل دارند از تعداد فیبر عضلانی کمتری به ازای هر واحد حرکتی برخوردارند. ( معمولاً کمتر از 10 فیبر به ازای هر واحد حرکتی ). در مقابل عضلاتی که محدوده وسیعی از حرکات را در کنترل دارند دارای 100 تا 1000 فیبر در هر واحد حرکتی می باشند. در خلال انقباضات عضلانی ترتیب خاصی وجود دارد به این صورت که واحدهای حرکتی با فیبر عضلانی کمتر در ابتدا و سپس واحدهای حرکتی دارای فیبرهای عضلانی بیشتر منقبض می شوند. تعداد واحدهای حرکتی در عضلات در بدن متغیر است. دو نوع اصلی EMG داریم : بالینی ( که گاهی مواقع EMG تشخیصی نامیده می شود ) و Kine siological EMG تشخیصی که معمولاً‌ به وسیله پزشک یا متخصص اعصاب انجام می شود, مطالعه مشخصات پتانسیل عمل واحد حرکتی از نظر مدت و دامنه است و برای کمک به تشخیص آسیب شناسی اعصاب انجام می شود با این روش همچنین می توان دشارژهای خودبخودی عضله در حال استراحت را ارزیابی کرد و یا فعالیت یک واحد حرکتی منفرد را ایزوله نمود. Kine Siological EMG نوعی EMG است که با تحلیل حرکت مرتبط است . این نوع از EMG رابطه بین عملکرد عضله با حرکت بخشهای مختلف بدن را ارزیابی می کند و زمان بندی فعالیت عضله با حرکت را مورد بررسی قرار می دهد. به علاوه بسیاری از مطالعات در تلاشند تا قدرت عضله و نیروی تولید شده در عضله را بررسی کنند.
رابطه ای بین EMG با بسیاری از متغیرهای بیومکانیکی وجود دارد. با در نظر گرفتن انقباضات ایزومتریک, رابطه ای مثبت در افزایش کشش عضله و دامنه سیگنال ثبت شده EMG وجود دارد. اگر چه یک زمان تاخیر وجود دارد و به این دلیل است که دامنه EMG به صورت مستقیم با build-up کشش ایزومتریک در تطابق نیست. برای تخمین قدرت تولید شده از روی سیگنال EMG می بایست دقت زیادی کرد چون اعتبار رابطه نیرو با دامنه وقتی تعداد زیادی عضله از یک مفصل منشعب شده اند یا یک عضله به مفاصل متعددی وصل است خیلی قطعی نیست. در بررسی فعالیت یک عضله با توجه به انقباضات Concentric و eccentric مشخص می شود که انقباضات eccentric نسبت به انقباضات concentric در مقابل نیروی وارده برابر فعالیت کمتری در عضله تولید می کنند. همراه با خستگی عضله, کاهش در میزان کشش عضله اغلب همراه با دامنه ثابت یا حتی بیشتر در فعالیت عضله مشاهده می شود. بخش پر فرکانس سیگنال همراه با خستگی فرد افت می کند و می تواند به صورت کاهش در فرکانس مرکزی سیگنال عضله دیده شود. در خلال حرکت رابطه ای تقریبی بین EMG و سرعت حرکت مشاهده می شود. رابطه ای معکوس بین قدرت انقباض تولید شده بوسیله انقباض Concentric و سرعت حرکت وجود دارد در حالیکه eccentric توانایی حمل وزنه بیشتر با سرعت بیشتری را دارد. به عنوان مثال اگر وزنه ای بزرگ و سنگین را به سرعت ولی با کنترل پائین ببرید آن وزنه را با استفاده از انقباض eccentric پائین برده اید. شما قادر نخواهید بود که وزنه را با همان سرعت پائین بردن, بالا ببرید ( انقباض Concentric ). نیروی تولید شده لزوماً بیشتر نخواهد بود اما شما توانستید وزنه بیشتری را حمل کنید و فعالیت EMG در عضلات مورد استفاده کمتر بوده است. بنابراین رابطه ای معکوس برای انقباضات Concentric و رابطه ای مثبت برای انقباضات eccentric از نظر سرعت حرکت وجود دارد. از نقطه نظر ثبت سیگنال EMG, دامنه پتانسیل عمل واحد حرکتی به عوامل مختلفی بستگی دارد نظیر : قطر فیبر عضله, فاصله بین فیبر عضله فعال و محل آشکار سازی ( ضخامت چربی بافت ) و خصوصیات فیلترینگ خود الکترود. هدف اصلی بدست آوردن سیگنالی بدون نویز است ( مثلا ‌ً آرتی فکت حرکتی, آرتی فکت Hz 60 و ... ) بنابراین نوع الکترود و خصوصیات تقویت کننده نقش حیاتی در بدست آوردن سیگنال بدون نویز ایفا می کند.
برای Kine Siological EMG دو نوع اصلی الکترود وجود دارد: سطحی و سیم باریک الکترودهای سطحی خود به دو گروه تقسیم می شوند. گروه اول الکترودهای فعال که در سطح آنها آمپلی فایر وجود دارد و امپدانس را بهبود می بخشد. ( برای این الکترودها نیازی به استفاده از ژل نیست و این الکترودها آرتی فکت حرکتی را کاهش و نسبت سیگنال به نویز را افزایش می دهند ). الکترود دیگر, الکترود غیر فعال ( Passive ) است که سیگنال EMG را بدون آمپلی فایر درونی آشکارسازی می کنند و لذا کاهش تمام مقاومتهای پوست تا حد ممکن برای آن اهمیت می یابد ( لذا نیاز به ژل هادی و آماده سازی پوست دارند ).
با الکترود غیر فعال نسبت سیگنال به نویز کاهش یافته و بسیاری از آرتی فکتهای حرکتی با تقویت سیگنال اصلی, تقویت می شوند. مزیتهای الکترود سطحی این است که کاربرد آنها بدون درد است, قابلیت تکرار بیشتری دارند, کاربرد آنها ساده است و برای کاربردهای حرکتی مناسب است. عدم مزیت الکترودهای سطحی این است که ناحیه آشکارسازی آنها وسیع بوده و لذا پتانسیلهایی از عضلات کناری نیز ثبت می کنند. به علاوه این الکترودها تنها برای عضلات سطحی کاربرد دارند.
الکترودهای سیم باریک برای ورود به درون عضله به یک سوزن نیاز دارند. مزایای الکترودهای سوزنی ( سیم باریک Fine-wire ) عبارتند از : پهنای باند وسیع, ناحیه آشکارسازی اختصاصی تر, توانایی مطالعه عضلات عمقی, جداسازی بخشهای مشخص عضلات بزرگ و توانایی مطالعه عضلات کوچک که آشکارسازی آنها به دلیل اثر عضلات کناری ( cross-talk ) با الکترودهای سطحی غیر ممکن است. عدم مزیتهای این الکترود اینها می باشند که فرو کردن سوزن باعث ایجاد ناراحتی می شود, ناراحتی باعث افزایش گرفتگی و سفتی در عضله می گردد, برخی مواقع گرفتگی عضله رخ می دهد, الکترودها تکرارپذیری کمتری دارند چون قراردادن مجدد سوزن و سیم نازک در همان محل قبلی در عضله مشکل است. به علاوه ممکن است که فرد برای تعیین دقیق محل الکترود آن را تکان دهد و باعث افزایش ناراحتی بیمار شود. با این وجود برای برخی عضلات مشخص الکترودهای سوزنی تنها امکان برای بدست آوردن اطلاعات می باشند.
تفاوتهای موجود بین نتایج الکترودهای سطحی و سوزنی به دلیل تفاوت در پهنای باند آنهاست. الکترودهای سوزنی دارای فرکانس بالاتری هستند و فعالیت یک واحد حرکتی را نیز ثبت می کنند. پهنای باند آنها بین 2 تا Hz 1000 است در حالیکه پهنای باند الکترودها سطحی بین 10 تا Hz 600 می باشد. صرفنظر از نوع الکترود مورد استفاده, برخی از طراحی های الکترودی می توانند به افزایش نویز ناخواسته کمک کنند. طراحی تک قطبی ساده ترین شکل ممکن است که در آن تنها یک الکترود و یک زمین وجود دارد. با این وجود این طراحی سیگنالهای ناخواسته بیشتری نسبت به سایر روشها جمع آوری می کند. طراحی دو قطبی روشی است که در تحلیل حرکت به طور شایعی به کار می رود. در این طراحی دو الکترود و یک زمین وجود دارد . این روش به این صورت است که در آن سیگنالهای مشترک بین دو الکترود به عنوان نویز در نظر گرفته می شود و حذف می گردند و آنچه بین دو الکترود متفاوت است به عنوان سیگنال مورد نظر نگهداری می شود. این روش به عنوان سیستم تقویت اختصاصی نامیده می شود و کمتر تحت تاثیر تداخل عضلات کناری یا عمقی قرار دارد. طراحی سوم ترکیب از دو سیستم اختصاصی است. در این سیستم سه الکترود فعال و یک زمین وجود دارد. بنابراین در اینجا دو جفت سیگنال دو قطبی داریم که به صورت اختصاصی تقویت می شوند. این روش ناحیه آشکارسازی کوچک تری دارد و لذا نویز آن از روش دو قطبی کمتر است. این روشهای طراحی الکترودها بسته به سیستم تقویت کننده خریداری شده منحصر به فردند و حداقل یک سیستم دو قطبی مورد نیاز است.
بسیاری دیگر از خصوصیات تقویت کننده ها نیز می بایست مورد توجه قرار گیرند : اولین آنها نسبت سیگنال به نویز است. این نسبتی است بین سیگنالهای مفید به سیگنالهای ناخواسته و معیاری است بر کیفیت سیگنال تقویت شده هر چه این نسبت بیشتر باشد, کاهش نویز بیشتر بوده است. الکترودهایی که روی خود یک پیش تقویت کننده دارند دارای نسبت سیگنال به نویز بسیار بالایی می باشند. بهره تقویت کننده نیز مهم می باشد که عبارت است از مقدار تقویتی که به سیگنال اعمال می شود و می بایست آنقدر باشد که دامنه خروجی به یک ولت برسد . خصوصیت دیگر تقویت کننده پهنای باند است که به صورت محدوده فرکانسهای قابل جمع آوری تقویت کننده تعریف می شود. پهنای باند می بایست هم آنقدر زیاد باشد که فرکانسهای کم آرتی فکت حرکتی را حذف کند و هم آنقدر کم باشد که حداقل تضعیف سیگنال را داشته باشیم. به طور کلی به این معناست که باید در محدوده Hz 600- 0 برای الکترود سطحی و Hz 1000 – 0 برای الکترود سوزنی باشد. استفاده از Nyquest theorem بدین مناست که فرد باید نمونه گیری را در حداقل Hz 1200 برای الکترود سطحی و Hz 2000 برای الکترود سوزنی انجام دهد تا از جمع آوری تمام سیگنالها مطمئن شود. یکبار که سیگنالها ثبت شدند سپس می توان از یک فیلتر بالا گذر 10-15Hz ( High-Pass ) برای حذف آرتی فکت حرکتی استفاده کرد . می بایست این اطمینان فراهم باشد که تمام فیلترهای مورد استفاده دارای انتقال فاز صفر می باشند. توانایی آمپلی فایر اختصاصی در حذف سیگنال حالت عادی, نسبت حذف حالت عادی نامیده می شود. نسبت حذف حالت عادی هر چه بالاتر باشد, حذف سیگنال عادی ( نویز ) بهتر صورت می گیرد. مقدار 10000 ( dB 80 ) مورد نظر و مطلوب است. ورودی و امپدانس سیستم می بایست بیشتر از 12+ 10 اهم و جریان بایاس ورودی کم در حدود 50 پیکوآمپر یا کمتر باشد. امپدانس ورودی بالا اجازه می دهد که سیگنالهای زیادی برای تقویت به تقویت کننده بروند. هر سیگنال ورودی کمتر از جریان بایاس ورودی تقویت نخواهد شد. با دانستن این مشخصات فرد قادر خواهد بود که تقویت کننده مناسب برای سیگنال EMG خریداری کند.
همچنین امکان اشتباه ناشی از بورد آنالوگ به دیجیتال نیز وجود دارد. بیشتر بوردها تنها دارای 12-10 بیت بورد هستند و اگر سیستم امکان استفاده از تمام این محدود جمع آوری شده را ندهد مشکل به وجود می آید.
این بدین معناست که اگر جمع آوری شما برای 10± ولت تنظیم شده و شما در حال انجام EMG هستید که محدوده آن بعد از تقویت 1± ولت است, سیستم شما در حالت بهینه عمل نمی کنند و شما دچار مشکل کمی سازی و نمونه گیری هستند. بنابراین فرد باید مطمئن باشد که نرم افزار و سخت افزار خریداری شده امکان بهینه بودن محدود ولتاژ جمع آوری با محدوده آنالوگ به دیجیتال (A-D) را فراهم می کند.
اپراتور EMG می بایست اطلاعات کاملی از آناتومی بدن انسان داشته باشد چون محل و درجاگذاری الکترود بسیار مهم است. در ابتدا این فرد می بایست پوست را به خوبی تمیز نماید تا مقاومت پوست کاهش یابد. همین کار ساده می تواند مقاومت پوست را تا 200% کاهش دهد. برای بسیاری از کاربردهای بالینی EMG , بدنه عضله به عنوان محل قرار دادن الکترود استفاده می شود. با این وجود برای اطمینان از تکرارپذیری نتایج محل خاص قرار گرفتن الکترود, استفاده از نشانه های استخوانی ( Land mark ) ضروری است. کتابهای بسیار زیادی وجود دارند که محلهای دقیق قرار دادن الکترود را توضیح داده اند. روش شایع و پذیرفته شده دیگر برای قرار دادن الکترودها استفاده از نقاط حرکت است ( motor point ). با قرار دادن الکترودها در بدنه عضلات, برخی از مقالات هستند که موقعیت نقاط حرکت معمول را به عنوان نقطه شروع آورده اند و لذا شما می توانید به راحتی با استفاده از یابنده نقطه حرکت, آن نقاط را پیدا کنید. بحث خاص دیگر می بایست در مورد فاصله داخلی الکترود صورت پذیرد. بسیاری از الکترودها دارای فاصله داخلی ثابت هستند. ولی برخی نیز دارای فاصله داخلی متغیر می باشند و لذا فرد می بایست از ثبوت این فاصله در تمامی مراحل کار اطمینان حاصل کند تا مطمئن شود که الکترود بر روی همان فیبر عضله قرار دارد. منابع زیادی برای نویز وجود دارد. ( نویز: هر سیگنال ناخواسته ای که به همراه سیگنال های مورد نظر جمع آوری می شود). برخی از این منابع عبارتند از : میدان الکترواستاتیک ( پوست ), میدان الکترومغناطیس ( سیمهای برق ), آرتی فکتهای حرکتی ناشی از نقص الکترود در سطح پوست یا نقص در سیم, واکنشهای غیر ارادی ( clonus ) و هرگونه وسیله الکتریکی دیگری که در هنگام انجام EMG در اتاق وجود دارد. بسیاری از این نویزها را می توان با چند روش ساده حذف کرد. یکی از این روشها تمیز کردن پوست است . اگر از الکترودهای بدون پیش تقویت کننده استفاده کنیم, کارمان مشکل تر می شود . استفاده از سیستم تقویت دو قطبی یا دوگانه به حل این مشکل کمک می کند. اگر سیستم شما دارای امکان استفاده از باتری نیز می باشد مزیت بسیار مهمی است. قبل از آغاز جمع آوری اطلاعات می بایست از موارد زیر اطمینان حاصل شود. تماس کامل الکترود, عدم وجود کشیدگی در سیمها و اینکه سیمها به خوبی به متصل کننده ها وصل هستند. وقتی الکترودها در محل خود قرار گرفتند می بایست یک قسمت دستی انجام پذیرد تا مطمئن شویم که الکترودها فعالیت عضله را به درستی ثبت می کنند. اگر مشخص شود که یکی از الکترودها درست کار نمی کند می توان لیدهای مختلف الکترودها را سوئیچ کرد البته در صورتیکه سیستم امکان چنین کاری داشته باشد و یا اینکه الکترود را بین کانالهای مختلف سوئیچ کند تا ببیند آیا این الکترود در کانال دیگر کار می کند یا خیر.
اگر بعد از سوئیچ کردن همچنان سیگنال مشکل دارد باید الکترودها را سوئیچ کرد و دید آیا خود الکترودها مشکل دارند یا خیر. باید دانست که نسبت معکوس بین سیگنال دریافتی و حجم بافت تحت بررسی وجود دارد. بنابراین داشتن سیگنالهای مفید در بررسی افراد چاق با استفاده از الکترودهای سطحی مشکل خواهد بود.
یکی از عدم مزایای استفاده از سیستمهای جمع آوری کامپیوتری جدید این است که با این سیستمها فرد امکان دیدن یک سیگنال خام در همان لحظه به صورت real time ( نظیر یک اسیلوسکوپ ) را ندارد. دیدن سیگنال خام قبل از شروع کار ( بجز یک فیلتر ضد افزایش ) مهم است چون تشخیص بین سیگنال و نویز در سیگنال خام اغلب مشکل است و در صورتیکه هر گونه پردازش در EMG صورت گیرد این کار غیر ممکن می شود. یک بار محقق به سیگنال خام نگاه می کند می بایست تعیین کند که آیا فیلترینگ مورد نیاز است یا خیر. یک الکترومایوگرافر تازه کار ممکن است در تعیین مشکلات سیگنال خام دچار مشکل شود. خط پایه موج دار در اغلب موارد با آرتی فکتهای حرکتی کم فرکانس دیده می شود. به علاوه قله های تیز می تواند نشاندهنده حرکات ناگهانی الکترود باشد. برخی موارد دیگر ممکن است شامل سیگنالهای یکسان بین تمام کانالها و یا سیگنال Hz 60 که روی بقیه سیگنالها می افتد باشد. اگر سیگنال خیلی تمیز نباشد ممکن است محقق بخواهد که اطلاعات را فیلتر کند ( برخی محققین می گویند همیشه باید اطلاعات را فیلتر کرد ). سه نوع اصلی از فیلترها در EMG استفاده می شوند: بالاگذر, پائین گذر و میان گذر. البته فیلترهای مختلف دیگری نیز وجود دارند مثل butter worth , cheby shev و ... . در این آزمایشگاه استفاده از یک فیلتر دیجیتال بالاگذر butter worth با قطع در Hz 15-10 معمول است که البته به فعالیت تحت بررسی بستگی دارد ( Hz ۱۰ برای قدم زدن و Hz 15 برای حرکات سریع ). در سوی دیگر طیف, ما یک فیلتر آنالوگ پائین گذر با قطع Hz 600 برای EMG سطحی و Hz 1000 برای EMG با الکترود سوزنی به عنوان الکترود ضد افزایش استفاده می شود. اگر مشخص شود که سیگنالهای Hz 60 روی بقیه سیگنالها می افتند می توان از یک فیلتر میان گذر که همه سیگنالهای Hz 65-55 را حذف می کند استفاده کرد. حال که ما سیگنالی تمیز داریم می توان به آن نگاه کنیم و اطلاعاتی در مورد عضلات از آن بدست آوریم. اولین اطلاعاتی که به دست می آید زمان روشن و خاموش است. در بیشتر موقعیتهای تحلیل حرکت فقط از سیگنال خام استفاده می شود هیچ پردازشی برای تمیز کردن سیگنال ( فیلترهای بالا و پائین گذر ) استفاده نمی شود. با این وجود برخی از روشهای پردازش سیگنال EMG انجام می شود. معمول ترین آنها عبارتند از : یکسوسازی نیم موج ( حذف تمام بخشهای منفی سیگنال ), یکسوسازی تمام موج ( مقدار مطلق کل سیگنال ), envelope خطی ( فیلتر کردن پائین گذر سیگنال یکسو شده تمام موج ), ریشه مربع میانگین ( root meat square ) ( اساساً‌ سیگنال را به توان 2 می رساند, میانگین یک پنجره زمانی مشخص در حدود ms 200-100 را می گیرد سپس ریشه دوم را حساب می کند ). انتگرال EMG ( ناحیه زیر منحنی یکسو شده را می توان به عنوان فعالیت کامل و یا زمان پیش تنظیم یا مقدار دامنه تعیین کرد ) و تحلیل فرکانس ( معمولاً‌ از طریق آنالیز سریع و بررسی طیف پردانسیته تعیین می شود ). بسته به کاربرد شما هر کدام از این روشهای پردازش ممکن است لزوم پیدا کند ولی هر کدام عدم مزایای خاص خود را دارند, از جمله اینکه با انجام هر پردازش بخشهایی از اطلاعات مفید از بین می روند. برای مقایسه اطلاعات EMG میان افراد مختلف می بایست اطلاعات را در یک قالب کلی فراهم کرد. بنابراین روشهای مختلف نرمال سازی سیگنال از هر دو جنبه زمان و دامنه توسعه یافته اند. احتمالاً دو روش شایع تر نرمال سازی بر اساس زمان عبارتند از نرمال سازی به یک آزمون / سیکل یا به فازهایی در آزمون / سیکل . به عنوان مثال بیایید فرض کنیم که ما می خواهیم EMG عضلات پشت یک فرد را به صورت مداوم اشیایی را از روی زمین بر می دارد و در یک سبد قرار می دهد بررسی کنیم. ما می توانیم یک سیکل را به صورت زمان آغاز حرکت از زمانی که شی را از روی زمین بر می دارد تا وقتی که مجدداً می خواهد شی دیگر را بردارد در نظر بگیریم. حال می توان به سادگی بر اساس زمان تقسیم بندی کرد به این صورت که کل زمان لازم برای انجام این کار را به تعداد کار انجام شده تقسیم کرد و درصد سیکل را محاسبه نمود. این کار برای بسیاری از کارهایی سیکلی به خوبی عمل می کند ولی اگر کار دارای بیش از یک فاز باشد دارای عدم مزایایی است. برای کارهای چند فازی تقسیم کردن بر اساس زمان به درصد فاز به خوبی عمل می کند. مثلاً‌ در همان مثال قبلی . حال بیایید فاز بلند کردن را به صورت از لحظه برداشتن جسم تا وقتی که فرد کاملاً‌ ایستاده باشد در نظر بگیریم. فاز دوم از لحظه ایستادن کامل تا لحظه ای که جسم در سبد قرار بگیرد خواهد بود و فاز سوم از لحظه قرار گرفتن جسم در سبد تا لحظه ای که فرد می خواهد جسم دیگری را بردارد است. هر فاز به عنوان یک اتفاق مجزا صورت می گیرد. بنابراین زمانی که لازم است تا فرد جسم را برداشته و به حالت ایستاده در آید می تواند به عنوان یک تقسیم کننده حساب آید و یک درصد فاز ایجاد کند. همین طور برای فازهای بعدی. این نوع از استاندارد سازی بر اساس زمان برای کارهایی که فازهای مشخص دارند خیلی مناسب است. در این مثال بیایید بگوییم که بیشترین فعالیت عضلات قبل از قرار دادن جسم در سبد صورت می گیرد. بسیار معنی دارتر خواهد بود اگر بگوییم بیشترین فعالیت EMG در %95 فاز دوم صورت گرفته است تا اینکه بگوییم بیشترین فعالیت در 55%‌ کل کار صورت پذیرفته است. در نوع دوم شما باید برگردید و ببینید چه کاری در 55% کار صورت می پذیرفته است. لذا آزمایشگاه ترجیح می دهد در صورت امکان از روش درصد فاز استفاده کند.
در بسیاری از موارد دامنه سیگنال نرمال سازی می شود. معمولترین روش استاندارد سازی حداکثر انقباض ایزومتریک ارادی ( MVIC ) در عضله خاص مورد استفاده است. براساس مراجع منتشر شده در آزمایش دستی عضله, معاینه کننده سپس بر قسمتی از عضله تحت بررسی نیرویی آنقدر زیاد وارد می کند که عضله نتواند خود را در موقعیت ثابت حفظ کند. اینکه آیا همیشه قادر خواهیم بود MVIC درست به دست آوریم قابل بحث است. لذا روشهای مختلف دیگری توسعه یافتند. یکی از آنها استفاده از حداکثر سطح سیگنال در کل کار است. در مثال بلند کردن اجسام که قبلاً گفته شد, این بدین معنی است که حداکثر سطح EMG از هر عضله مشخص در خلال کل کار را در نظر بگیریم سپس به این مقدار نرمال سازی کنیم. بسیاری از افراد ترجیح می دهند ه از پیکهای مختلف ( 5-4 ) استفاده کنند و میانگین آنها را به عنوان حداکثر در نظر می گیرند تا از امکان استفاده از یک قله بلند اشتباه به عنوان حداکثر جلوگیری کنند. روش دیگر نرمال سازی استفاده از مقدار متوسط سیگنال در کل آزمایش است. اگر چه این روش از حساسیت کمتری به قله های سریع که در طول آزمایش رخ می دهند دارد و اگر عضله در بیشتر زمان آزمون در حال فعالیت نباشد اطلاعات را به شدت نامتجانس می کند. مشکلی که در طول استفاده از مقادیر حداکثر یا متوسط کل آزمون رخ می دهد این است که سیگنال EMG بسته به سرعت مفاصل در طول انقباض تغییر خواهد کرد. بنابراین تا وقتی که سرعت کار را استاندارد نکنیم این روش امکان مقایسه بین کارهای مختلف را نخواهد داشت. روش دیگر که مشابه استفاده از MVIC است استفاده از یک سطح مشخص نیرو است ( مثلاً تقسیم به دامنه EMG وقتی 20 پوند را با سرعتی مشخص بلند می کنیم ). شکل دیگر این روش استفاده از دامنه ‌EMG است وقتی نیروی مشخصی را در مقابل یک شی ثابت به کار می بریم لذا سرعت از معادلات حذف می شود. تمام این روشها دارای نکات مثبت و منفی هستند و همه روشهایی برای مقایسه دامنه بین عضلات و افراد مختلف می باشند. به علاوه اگر فرد مورد بررسی دارای شرایط پاتولوژیک باشد که عضله تحت بررسی را شامل شود، به صورت مجازی به دست آوردن MVIC صحیح غیر ممکن خواهد بود و لذا اینکه آیا سایر روشهای نرمال سازی ارزش دارند مورد سوال می باشد. صرفنظر از نوع نرمال سازی که براساس زمان است یا بر اساس دامنه, باید دانست که این کار باعث حذف اطلاعات می شود.
حال که سیگنال را پاک کرده ایم و روشهای نرمال سازی را به کار بردیم, زمان بررسی سیگنال و تلاش برای تفسیر معنی آن است. اول از همه باید بدانیم که خود سیگنال EMG دارای متغیرهای بزرگی است.
مثلاً در یک فرد انجام یک کار با کار دیگر یا انجام یک کار بین افراد مختلف نتایج مختلفی ایجاد خواهد کرد چون ترکیبهای مختلف عضلات می توانند یک حرکت خاص را ایجاد کنند و این از ویژگیهای سیستم عضلانی – عصبی است. EMG از کاری به کار دیگر متفاوت خواهد بود و این به دلیل تفاوت در سرعت, ریتم و یا حتی تفاوتهای کوچک در الگوی حرکت حتی وقتی که در ظاهر مشابهند می باشد. محدوده طبیعی برای فازهای EMG وجود دارد ولی فرد باید هوشیار باشد و نقاطی مجزا را برای شروع و پایان هر بخش کار تعریف کند. این موضوع را در هنگام انجام EMG باید به یاد داشت. فاکتورهای دیگری نیز بررسی و تفسیر نتایج ‌EMG را مشکل می سازند. تغییر سرعت یا ریتم, بروز خستگی و وجود درد همگی بر الگوهای EMG اثر گذارند. عامل مزاحم دیگر در تفسیر EMG پدیده Cross talk است. Cross talk تداخل سیگنالهای EMG از عضلات کناری یا عمقی تر ناحیه آشکارسازی الکترود است. راه حل ثابتی برای این مشکل وجود ندارد و اندازه بیمار لید الکترود تاثیر زیادی بر کاهش و افزایش این اثر دارند. به عنوان مثال اگر سیستم شما دارای فاصله الکترود فعال ثابت و بزرگ است و شما بر روی جمعیت بچه ها در حال مطالعه هستید باید مطمئن باشید که اطلاعات شما حاوی مقادیر زیادی از اطلاعات عضلات کناری و عمقی است که برای شما مطلوب نیست. بسیاری از محققین الکترودهای سوزنی را بهینه کرده اند تا این مشکل را کاهش دهند.
حال که وقت زیادی را صرف فیلترینگ و نرمال سازی اطلاعات کردیم وقت آن است که در مورد اطلاعات واقعی EMG بحث کنیم. زمان روشن و خاموش شدن عضله و افزایش و کاهش فعالیت آن دو پارامتر اصلی به دست آمده از EMG است. اطلاعات EMG نمی توانند به ما بگویند که عضله چقدر قوی است, یا یک عضله از عضله دیگر قوی تر است, یا انقباض از نوع Concentric است یا ‌Eccentric یا حتی فعالیت عضله ارادی است یا غیر ارادی. قدرت عضله یا تعیین قوی تر بودن یک عضله نسبت به دیگری از مهمترین مواردی هستند که محقق به خاطرشان EMG انجام می دهد. نرمال سازی به MVIC, میانگین گیری یا استفاده از ماکزیمم همه تلاشهایی هستند برای ایجاد مکان مقایسه بین عضلات یک فرد یا عضلات افراد مختلف. این کار به صورت معمول انجام می پذیرد ولی فرد باید بداند که نتایج به دست آمده دارای مشکلاتی است که به صورت ذاتی در روشهای مورد استفاده وجود دارد و متغیرهای مختلفی در عضلات, افراد و کارهای مختلف وجود دارد. در کنار استفاده از EMG برای تعیین الگوهای EMG ( زمان فعال شدن و زمان استراحت ) بسیاری از محققین از آن برای تعیین تغییرات سیگنال در اثر خستگی استفاده می کنند. همه اینها استفاده های ارزشمند EMG در بیومکانیک شغلی هستند.

[Vahid65]

مقاله : مقدمه ای بر بیوسنسورها

یکی از خدمات اصلی مهندسی پزشکی به علوم زیستی و پزشکی کلینیکی ارائه ابزار دقیق مهندسی پزشکی بوده است. پیشرفتهایی که در این زمینه صورت گرفته است منجر به توسعه انواع جدید ابزار دقیق مهندسی پزشکی و روشهای متعدد کلینیکی شده است مانند مانیتورینگ الکترونیکی بیمار، که یکی ازجنبه های مهم مراقبت پزشکی در حالت بحرانی است، و همچنین منجر به توسعه انواع دستگاهها برای کمک به افراد دچار ناتوانی جسمانی شده است. ابزار دقیق مهندسی پزشکی چنانچه در شکل مشاهده می گردد سه کارکرد اصلی دارد. بخش سنسور یا مبدل ابزار به عنوان واسط با سیستم فیزیولوژیکی تحت اندازه گیری عمل می کند، از این رو بیوسنسورها بخش مهم و ضروری هر سیستم اندازه گیری مهندسی پزشکی به شمار می آیند. بیوسنسور به عنوان وسیله ابتدایی برای تبدیل یک پدیدۀ خاص زیستی، شیمیایی یا فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی عمل می کند و باید این فرایند تبدیل را با موفقیت و بدون تغییر یا اختلال در پدیده ای که اندازه می گیرد انجام دهد. بنابراین اهمیت آنها بسیار زیاد است، چون بدون آنها ما از دینامیک متغییر در دنیای فیزیک، شیمی و زیست شناسی بی اطلاع خواهیم ماند. بیوسنسورها با کمیت های خاص متنوعی سروکار دارند، پس در مورد بیوسنسورهایی که در ابزار پزشکی کاربرد دارند در نظر گرفتن نکات فیزیولوژیک به اندازۀ مسایل مربوط به طراحی مهندسی اهمیت دارد. ابزار دقیق پزشکی از انفجار اطلاعات در تکنولوژی الکترونیک بهره گرفته است. ابزارهای الکترونیکی پزشکی مستقل امروزه می توانند عملیات پردازش سیگنال پیچیده ای را انجام دهند که تا همین اواخر برای آن به یک کامپیوتر جداگانه نیاز بود. با این حال، توانائیهای بسیار پیچیدۀ ابزارهای دقیق امروزی هنوز نیازمند سیگنالهای با کیفیت بالا در ورودی هستند. نمایش وذخیره.4....... پردازش سیگنال.3...... سنسور.2 ........ سیستم فیزیولوژیک .1 ترتیب عمل کرد دستگاهها در پزشکی نشان داده شده است

http://ambition.ec.t.kanazawa-u.ac.jp/tn/biosensor.jpg
سنسور: چنین سیگنالهایی باید از سنسور وارد شوند که به عنوان واسطه بین ارگانیسم بیولوژیکی و بقیه ابزار دقیق عمل می کند بنابراین گستره سنسورها برای ابزارهای الکترونیکی مهندسی پزشکی، زمینه ای مهم برای تحقیق، توسعه و تولید در مهندسی پزشکی فراهم می نماید. پردازش گر سیگنال: وقتی که بیوسنسور اطلاعات بیولوژیک تحت اندازه گیری را به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل کرد، سیگنال وارد دومین بلوک اصلی سیستم ابزار دقیق، یعنی پردازشگر سیگنال می شود. این بخش، سیگنال الکترونیکی را تقویت و فیلتر می کند و بر روی آن کار می کند تا یک سیگنال الکتریکی تولید کند که قادر باشد دستگاههای خروجی را بکار اندازد یا قابل نمایش باشد. این پردازش سیگنال می تواند یک عمل ابتدایی مانند تقویت ساده سیگنال باشد یا خیلی پیچیده تر مانند طراحی و استفاده از بسته های نرم افزاری و سخت افزاری گسترده که خروجیهای مناسب و قابل اطمینانی برای اندازه گیری انجام شده فراهم می نمایند. خروجی: بخش خروجی ابزار دقیق پزشکی از این نظر که واسط بین سیگنالهای الکتریکی و یک سیستم بیولوژیکی است شبیه بخش سنسور است. در این مورد، سیستم بیولوژیکی، فردی است که خدمات درمانی را ارائه می کند. عملکرد بخش خروجی یک ابزار پزشکی تبدیل سیگنالهای پردازش شده الکتریکی به شکلی است که افرادی که این ابزار را به کار می برند، بتوانند آن را مشاهده نموده یا در برخی موارد، اطلاعات را برای مشاهدات وتحلیلهایی در آینده ذخیره نمایند، قطعات نمونه خروجی که در سیستم اندازه گیریی پزشکی به کار می روند لوله اشعه کاتدی (CRT) (catude-ray tube) برای مشاهده سیگنالها به شکل گرافیکی یا ترکیبی از ارقام و حروف، ثبت کنندۀ نمودار گرافیکی (graphic chart recorder) برای مشاهده و ثبت دائمی سیگنالها و ثبت کننده نوار مغناطیسی برای ثبت دیجیتال یا آنالوگ سیگنالهایی که بعداً مورد توجه و تحلیل قرار خواهند گرفت. از این توصیف مختصر وکلی که از یک سیستم ابزار دقیق پزشکی ارائه کردیم اهمیت این نکته معلوم می شود که درک دقیق از کمیت هایی که مورد اندازه گیری هستند در طراحی هر سه قسمت اصلی سیستم ضروری است. برای آنکه اندازه گیریهای فیزیولوژیکی صحیح انجام شود، شخص باید به طور واضح بر هم کنش بین سنسور و سیستم بیولوژیکی را مشاهده و درک نماید. فقط در این صورت است که شخص می تواند خطاهای اندازه گیری را به حداقل برساند که به نوبه خود بر تصمیمات کلینیکی اثر می گذارد.


به نقل از وبسایت بیوالکتریک ایران

[Vahid65]

مقاله: سيگنالهاي مغناطيسي از قلب و مغز- مگنتوكارديوگرام
مگنتوكارديوگرام(نوار مغناطيسي قلب) و مگنتوانسفالوگرام (نوار مغناطيسي مغز)
يك جريان بار الكتريكي ميدان مغناطيسي توليد ميكند، و هنگام غيرقطبي شدن و دوباره قطبي شدن در قلب نيز ميدان مغناطيسي ايجاد ميشود. مگنتوكارديوگرافي اين ميدانهاي بسيار ضعيف اطراف قلب ر ااندازه ميگيرد. ثبت ميدان مغناطيسي قلب مگنتوكارديوگرام (MCG) نام دارد.
ميدان مغناطيسي اطراف قلب تقريباً 11-10*5 تسلا (T) يا يك ميليونيم ميدان مغناطيسي زمين است (يكاي cgs براي ميدان مغناطيسي گوس است؛ gauss 104=T1). براي اندازه گيري ميدانهايي با اين وسعت بايد از آشكارسازهاي بسيار حساس به ميدان مغناطيسي (مگنتومتر) و اتاقهايي استفاده شود كه از نظر مغناطيسي حفاظت شده باشد. يكي از انواع آشكارسازها كه SQUID نام دارد (ابزار تداخلي كوانتومي ابر رسانا)، تقريباً در k5 عمل ميكند و ميتواند ميدانهاي مغناطيسي ثابت (dc) و يك ميداني متناوب به كوچكيT 14-10 را مشخص كند. SQUID به اندازهاي حساس است كه اگر كسي از 400 متري يك آهن رباي نعلي شكل عبور كند، تغيير حاصل در ميدان مغناطيسي را مشخص ميكند.
شكل (1) آرايش معمول براي گرفتن يك MCG را نشان ميدهد. پروب آشكارساز مغناطيسي در دماي كم در يك دوار تقريباً با بدن بيمار در تماس است و با حركت دادن دوار نقاط مختلف قفسه سينه را اندازه گيري ميكند. برونده آشكارساز مغناطيسي محلي خارج از اتاق حفاظت شده ثبت ميشود. زمان به دست آوردن هر MCG كمتر از يك دقيقه است.



با MCG بدون استفاده از الكترودهاي مماس بر بدن اطلاعاتي در مورد قلب به دست ميآيد. از آنجا كه ECG و MCG از حركت بار الكتريكي يكساني منتج ميشود، طرحهاي مشابهي دارد و ميتوان آنها را با يكديگر مقايسه كرد. در شكل (2)، MCG و ECG مشاهده ميشود كه از نقاط گوناگون روي قفسه سينه يك فرد گرفته شده است. با بررسي موارد MCGها مشخص ميشود. در ميدان مغناطيسي بين محل H5 و H7 تفاوت چشمگيري وجود دارد كه حاصل اختلاف حركت جريان الكتريكي در قلب است.
با MCG داده هايي در اختيارمان قرار ميگيرد كه از ECG به دست نميآيد، زيرا MCG ميدانهاي مغناطيسي حاصل از جريانهاي مستقيم را كه در ماهيچه آسيبديده و بافت عصبي به وجود ميآيد، اندازه ميگيرد. اگر پيش از حمله قلبي آسيبي در قلب ايجاد شود، با استفاده از اين دادهها ميتوان آن را تشخيص داد. براي تعيين سودمندي MCG پژوهشهاي بيشتري لازم است.
از مگنتومتر SQID براي ثبت ميدان مغناطيسي اطراف مغز نيز استفاده ميشود. ثبت اين ميدان مگنتوانسفالوگرام (MEG) نام دارد. ميدان مغناطيسي مغز هنگام ريتم آلفا تقريباً T 13-10*1 است كه يك بيليونيم ميدان مغناطيسي زمين است. MEG نيز مانند MCG ميدانهاي حاصل از جريانهاي مستقيم را اندازه گيري ميكند.
به دست آوردن چنين اطلاعاتي با EEG اصولاً غيرممكن است. در شكل، مواردي از MEG و EEGهاي طبيعي و غيرطبيعي را ميبينيد كه همزمان ثبت شده است. توجه به اين نكته ضروري است كه MEG و EEG با يكديگر متفاوت اند. بررسي هاي بيشتري لازم است تا سودمندي باليني MEG ثابت شود.
شكل EEGها و MEGهايي كه همزمان ثبت شده اند. (a) ريتم آلفاي حاصل از مغز يك فرد طبيعي در MEG و EEG مشخص است. در مرحله اول (سر دور) مگنتومتر از سر دور شده است. براي گرفتن MEG مگنتومتر در O1 شكل ؟؟ قرار ميگيرد. الكترود EEG را نيز در همان محل قرار ميدهند (b) تغييرات گسترده مغز يك بيمار صرعي كه در اثر تهويه شديد (هيپرونتلاسيون) ايجاد شده است.
مگنتومتر را در نزديك گيجگاه راست جاي ميدهند. سه الكترود EEG را در (a) گيجگاه راست (b) بالاي گوش راست و (c) پشت سر قرار ميدهند. يكي از تفاوتهاي MEG و EEG در آن است كه بخش بزرگي از امواج Hz 5 موجود در هر سه EEG در MEG وجود ندارد.
همه ميدانهاي مغناطيسي كه در بدن توليد ميشود، حاصل جريانهاي يوني نيست. بدن به آساني در معرض آلودگي با مواد مغناطيسي قرار ميگيرد. مثلاً كارگراني كه با پنبه نسوز كار ميكنند، هوايي را تنفس ميكنند كه داراي ذرات اكسيد آهن است. باري تخمين ميزان غبار پنبه نسوز تنفس شده، ميتوانيم از اندازه ميدان مغناطيسي حاصل از اكسيد آهن در ششهاي يك كارگر استفاده كنيم.
ميدانهاي مغناطيسي حاصل از قفسه سينه كارگراني كه با پنبه نسوز كار ميكنند، تقريباً يك هزارم ميدان مغناطيسي زمين است (T 8-10*5). در شكل ؟؟ اسكنهاي افرادي را ميبينيد كه به آلودگي مغناطيسي مبتلا هستند.

سيستم هاي ثبت سيگنالهاي بيو مغناطيس

بيومغناطيس اصطلاحي جا افتاده براي بررسي دستگاههاي بيولوژيك توسط اندازه گيري ميدانهاي مغناطيسي بسيار ضعيفي كه توليد ميكنند، است. تاكنون تمايل باليني اصلي به سمت مطالعه فعاليت الكتريكي مغز بوه است. بيومغناطيس را ميتوان به صورت مطالعه پديده هاي مغناطيسي در ارتباط با پديده هاي الكتريكي (اغلب ثبت فعاليتهاي الكتريكي قلب و مغز) تعريف كرد. دلايل چندي براي ميل زياد به استفاده از اين نوع اندازه گيريها در معاينات تشخيصي وجود دارد. اندازه گيريهاي مغناطيسي غيرتهاجمي است؛ بنابراين در مصارف باليني مورد توجه قرار دارد. اندازه گيريهاي مغناطيسي غالباً اطلاعاتي را به طور مكمل براي نوع مشابه الكتريكي خود به دست ميدهد
. اندازه گيري هاي مغناطيسي به دليل افزايش شناخت ما از پديده هاي الكتريكي مربوط با ارزش است. محتويات فركانس سيگنال مغناطيسي معمولاً در گستره فركانس پايين قرار دارد. در اين بخش از زنگ تحقيق به بررسي اساس سنسورهاي بيومغناطيسي پرداختهايم.
مطالعه فعاليت مغناطيسي مغز (ثبت فعاليت مغناطيسي مغز MEG) و ميدان مغناطيسي قلب (ثبت فعاليت مغناطيسي قلب MCG) امروزه از كاربردهاي اصلي مغناطيس در رشته پزشكي است. با توزيع ميدان مغناطيسي به دور مغز تعيين دقيق منشأ محل حمله هاي صرع ميسر شده است كه اين كار با استفاده از ميدان الكتريكي يعني ثبت فعاليتهاي الكتريكي مغز مشكل بود. ميدانهاي مغناطيسي توسط بافتهاي سر تضعيف يا مختل نميشود.«Cohen» اولين كسي بود كه ريتمهاي فوري مغز را در گستره فركانسي 8 تا Hz 12 ثبت كرد. در چند مقاله مروري پيشرفت بيومغناطيس مغز مورد بحث قرار گرفته است.
فعاليت مغناطيسي و الكتريكي قلب داراي شكل منحني هاي مشابه است. در خواندههاي مغناطيسي امواج P، QRS و T را ميتوان به آساني تشخيص داد. «Cohen»، «Chandler» اولين كساني بودند كه ميدان مغناطيسي قلب را با استفاده از يك مغناطيس سنج پيچه القايي نگاشتند. در ماهيچه قلب، كانونهاي به وجود آورنده آريتمي قلبي را ميتوان با استفاده از تحليل فعاليت مغناطيسي قلب بهتر مكانيابي كرد. «Nakaya»، «Mori» اخيراً بر ثبت فعاليت مغناطيسي قلب مروي كرده اند.
ثبت فعاليتهاي ريه به طور مغناطيسي
عملكرد ششها را ميتوان با استفاده از ميدان مغناطيسي كه از ذرات تنفس شده به وجود ميآيد، تحليل كرد. هنگامي كه كارگرهاي صنعتي و معدن مقادير زيادي از گرد و غبار را تنفس ميكنند، مقداري از گردوغبار تنفس شده در ريه ها باقي ميماند كه ميتوان آنها را توسط ميدانهاي خارجي، مغناطيسي كرد. «كوهن» از خواص مغناطيسي گرد و غبار تنفس شده براي برآرد محتويات گرد و غبار لايه ها استفاده كرده است. يك تكنيك اسكن مغناطيسي مشهور به ثبت فعاليتهاي ريه به طور مغناطيسي براي اين مسأله خاص به وجود آمده است.
كاليوماكي و همكارانش و استرونيك مقالاتي براي مرور اين زير رشته خاص بيومغناطيس نوشتهاند. بسياري از كارگرهاي صنعتي گردوغبار را تنفس ميكنند كه در برخي ممكن است اثرات منفي بلند مدت داشته باشد. ذرات آلودهاي كه تنفس شده و در ريه كارگران صنعتي باقي ميماند، داراي ذرات مغناطيسي است كه ميتوانند يك ميدان مغناطيسي به وجود آورده و به طور غيرتهاجمي با وسايل حساس امروزي اندازه گيري شود. از اطلاعات به دست آمده از اين نوع اندازه يريها ميتوان براي برآورد بار گرد و غبار كل ريهها استفاده كرد. يك جزء معمول در گردوغبار تنفسي سنگ آهن Fe3O4 است.
شكل (1) فرآيند مغناطيسي كردن و آشكارسازي ذرات مغناطيسي را در ريه ها نشان ميدهد. در حضور يك ميدان مغناطيسي با اندازه 10 تا mT 35، ذرات گردوغبار مغناطيسي شده و با ميدان مغناطيسي خارجي همراستا ميشود. سرعتي كه ذرات گردوغبار با ميدان هم راستا ميشود به اندازه ميدان بستگي دارد. معمولاً چند ثانيه (تا حداكثر 20) براي هم راستا كردن ذرات كافي است. نگاشت ميدان مغناطيسي با استفاده از يك مغناطيسسنج SQUID انجام ميشود.
اندازه گيري با پيچه القايي
http://i12.tinypic.com/2a6q9hi.jpg

اگر پيچه القايي به كار رفته در دماي اتاق در معرض يك ميدان مغناطيسي متغير با زمان قرار گيرد، ولتاژ القا شده با مشتق زمان شار و تعداد دورهاي سيمپيچ متناسب است.
فرمول
eind ولتاژ القا شده، N تعداد دورها و (فرمول 2) مشتق شار نسبت به زمان است. اندازه گيريهايي كه بر مبناي پيچه القايي است تنها داراي مصارف محدودي در اندازه گيريهاي بيومغناطيسي است. حساسيت محدود است اما اگر از هسته اي با نفوذپذيري بالا استفاده شود، اين ميزان تا حدي بالا خواهد رفت. «باول» و «مك في» از پيچه مغناطيسي در مطالعات اوليه خود روي ميدان مغناطيسي قلب استفاده كردند. آنها از دو پيچه استفاده كردند كه هر يك داراي دو ميليون دور پيچيده شده به دور يك هسته ساخته شده از مواد مغناطيسي بود. خروجي ولتاژ در مرتبه 30 بود و پس از توقف نويز Hz 60 تقويت شد. شكل موجي كه اين محققان به دست آوردن مشابه ECG بود و MCG (ثبت فعاليتهاي مغناطيسي قلب) ناميده شد. ويكسو و همكارانش خوانده هايي را از يك آكسون منفرد بزرگ يك نوع ماهي (crayfish) ارائه كرده اند. هر دو از پيچه هاي القايي تك قطعهاي يا clip-on كه در اصل براي اندازه گيريهاي اسيلوسكوپي طراحي شدهاند، استفاده كرده اند. حساسيت با اين وسيله استفاده شده در دماي اتاق يك نويز جريان در ورودي 2/1 nA/Hz 15/0 است. اين تكنيك مغناطيسي عصبي، اندازه گيريهاي چندتايي را در امتداد عصب مهيا ميسازد.
سيستمهاي SQUID
«كوهن» و همكارانش مغناطيسسنج با تداخل كوانتوم در ابررسانا و همين طور محفظه محافظت شده را باي اندازه گيري زمان واقع قابل تكثير MCG معرفي كردهاند.
SQUID از اثر «Josephson» جهت اندازهگيري تغييرات بسيار كوچك شار مغناطيسي استفاده كرده است. در 1962، «Josephson» امكان تونل زدن الكترون بين دو منطقه ابررسانا جدا شده توسط يك مانع مقاوم (اتصال ضعيف) را مطرح كرد. اندازه جريان كه مشخصه اتصال ضعيف و كوچكتر ازيك مقدار بحراني نمونهاي است، ميتواند بدن ايجاد افت فشار در سد مقاومتي نفوذ كند.
المان حسكننده در SQUID، يك حلقه ابررساناست كه توسط تقاطعهاي «Josephson» قطع ميشود. به دليل طبع ابررسانايي آن، يك SQUID بايد در دمايي پايينتر از دماي گذرا، Tc كار كند. براي SQUID هاي ساخته شده از نيوبيوم (K3/9=Tc) اين به معناي دماي كاركرد Tc5/0 يا k7/4 است.
SQUIDها معمولاً درحالت d.c يا RF كار ميكنند. اختلاف بين اين دو به حالت يا طرزي كه تقاطع «Josephson» باياس ميشود، ارتباط دارد. RF به سيستمي اشاره دارد كه در آن تغييرات شار توسط يك مدار مخزني رزونانسي آشكار ميشود و به طور القايي با حلقه SQUID پيوست ميشود. در متغير d.c. حلقه SQUID شامل دو پيوند Josephson است و حلقه توسط يك جريان d.c. تغذيه ميشود. تغييرات شار را ميتوان به صورت افت ولتاژ در پيوندها آشكار كرد.
شكل (2) طرز ساخت سيستم SQUID را نشان ميدهد. پيچه آشكارساز تغييرات ميدانهاي مغناطيسي خارجي را حس كرده و آنها را به جريان الكتريكي تبديل ميكند. پيچه ورودي جريانها را به شار مغناطيسي تبديل ميكند. الكترونيك كنترل و سيستم گيرنده دادهها بخشي متداول در دستگاه هستند. تقويتگر SQUID و پيچه آشكارساز ابررسانا هستند و از هليوم مايع براي حفظ سيستم در حالت ابررسانا استفاده ميشود.
پيچه هاي آشكارساز SQUID را ميتوان به چند طريق مرتب كرد: شكل (3) چند مثال را نشان ميدهد. انتخاب ساختار به چند عامل بستگي دارد مانند حساسيت مطلوب، نوع منبع ميدان مغناطيسي مورد مطالعه و ارتباطات بين پيچه آشكارساز و پيچه SQUID. درجه تفكيك فضايي و حساسيت اغلب پارامترهاي مهمي است كه مستقل از يكديگر نيست. حساسيت افزايش يافته از طريق افزايش قطر پيچه به درجه تفكيك فضايي كاهش يافته منجر ميشود.
پيچههاي شيبسنج را ميتوان در SQUIDها براي ارتقاء سطح سيگنال- به نويز بهكار برد. از آنجايي كه شدت ميدان مغناطيسي دوقطبي به طور معكوس با مكعب فاصله بين پيچه و منبع ميدان متناسب است، راستا و اندازه ميدان در نقطهاي دور يكنواخت ميشود. اگر دو پيچه در ميدان با جهتهاي پيچش مخالف توسط يك فاصله جدا شده باشد، آنگاه ميتوان سيستمي كه از ميدانهاي يكنواخت سرپيچي ميكند، داشت.
اولين سيستمهاي SQUID براي كاربردهاي بيومغناطيسي سيستمهاي تككانالي بود. با چنين سيستمي، اندازه گيري در چند محل وقت گير و خسته كننده بود. سيستمهاي چندكانالي براي تسهيل كردن اندازه گيري در چند محل و بالا بردن قابليت اطمينان داده ها معرفي شد.
براي مثال، در اندازه گيريهاي قلب، نگاشت (mapping) كل عضو با چند كانال براي ميسر ساختن اندازه گيريهاي زمان واقع مفيد است.
SQUIDها مانند تبديل كننده هاي جريان به ولتاژ با ضريب بسيار بالا عمل ميكند. خواص نويز در حد عالي قرار دارد. خطي بودن بسيار بالا از خصوصيتهاي يك سيستم SQUID است. حساسيت ورودي ميتواند در مرتبه A/Hz 12-10 باشد. جزئيات تئوري و سيستمهاي مختلف براي اندازهگيريهاي بيومغناطيسي در متون ديگري آمده است.
يك MCG عددي با مؤلفههاي z,y,z آن كه از 60 فرد عادي گرفته شده در شكل (5) ديده ميشود. مؤلفه كل ميدان را نيز ميتوان به صورت بردار، فعاليتهاي قلبي برداري بيان كرد.
نويز مغناطيسي و حفاظت
مغناطيس سنجهاي SQUID وسايلي بسيار حساس و داراي حساسيت كافي براي اكثر اندازه گيريهاي بيومغناطيسي است. در هر حال تعدادي از ميدانهاي مغناطيسي خارجي ميتوانند يك اندازه گيري بيومغناطيسي را مختل كند. ميدان d.c. زمين نزديك به (فرمول 3) T 50 است كه حدوداً يك ميليون برابر بزرگتر از ميدان مغناطيسي توليد شده توسط قلب است. بزرگي اندازه سيگنالهاي مغز حدوداً دو مرتبه كوچكتر از سيگنالهاي قلبي است. نويز در ساختمانهاي آزمايشگاهي در اندازه 1 تا 2/1 nT/Hz 10 در Hz است. قسمتي از نويز را ميتوان توسط پيچههاي گراديانسنج در وسايل SQUID برطرف كرد.
معمولاً شيب سنجهاي 2 يا 3 مرتبه اي بدون كاهش در حساسيت به كار ميرود. اتاقهايي كه به طور مغناطيسي محافظت ميشود نيز ميتواند سطوح نويز زمينهاي را كاهش دهد.
ديوارها از «Mumentall» و آلومينيوم در چند لايه ساخته ميشود. در فركانسهاي پايين عامل حفاظتي، ميتواند به بالايي 104 برسد، اما اين عدد در فركانسهاي بالاتر به شدت كاهش مييابد. شكل (6) طرح يك نمونه اتاق حفاظت شده را نشان ميدهد.
شكل (1): مغناطيسي كردن و آشكارسازي گردوغبار مغناطيسي در ريهها
شكل (2) نمودار بلوكي يك مغناطيسسنج SQUID
شكل (3) انواع مختلف پيچه هاي گراديان سنج براي سيستمهاي SQUID: (a) مغناطيس سنج (b) گراديان سنج مشتق اول (c) گراديان سنج صفحهاي (d) گراديان سنج مشتق دوم (e) گراديان سنج نامتقارن مشتق اول و (f) گراديان سنج نامتقارن مشتق دوم
شكل (4) مولفه هاي xوy و z MCG عادي متوسط در طي كمپلكس QRS. دامنه دوقطبي معادل. m/?Am2 و القاي مغناطيسي مربوطه، B/pT، با mm 120 فاصله از مركز قلب در شكل آمده است.
شكل (5) تصاوير حلقه برداري MCG عادي متوسط در صفحات ساژيتال چپ (x,z) قدامي (y,z) و افقي (y,z)
شكل (6) ساختار يك اتاق حفاظت شده از نظر مغناطيسي

كاربردهاي درماني ميدانهاي مغناطيسي
اين تحريک ها شفا مي بخشند

درد، همواره در كمين ما نشسته است و با ورودش افكار، احساسات و زندگي ما را تحت تأثير قرار ميدهد. آنچه در تمامي انواع دردها به طور مشترك رخ ميدهد بدام افتادن پروتئينهاي خون است. تجمع پروتئينها باعث جذب مايع (التهاب) شده و باعث درد ميشود. بدين ترتيب بعضي از سلولها از تغذيه محروم ميشوند و اگر به وسيله سيستم لفاتيكي از بين نروند به سلولهاي سالم نيز آسيب ميرسانند. اين شرايط منجر به درد، عفونت باكتريايي، آلرژي، بيماريهاي قلبي، فشار خون، آرتريت و يا بيماريهاي كشنده اي مانند سرطان ميشود. انسداد مويرگها به وسيله پروتئينهاي به دام افتاده باعث تحريك پايانه هاي عصبي و احساس درد ميشود. گردش سيستم لنفاتيك باعث دفع سموم، راديكالهاي آزاد و مواد زائد و مايعات از بافتهاي عفوني ميشود.
يكي از راههاي كاهش درد، استفاده از ميدانهاي مغناطيسي است كه در مجاورت بدن قرار ميگيرند. مگنتتراپي موضوع تازهاي نيست. يونانيان باستان عقيده داشتند سنگهاي طبيعي آهنربا داراي قدرت شفابخشي هستند. امروزه اين وسايل به انواع و اشكال گوناگوني در بازار موجود است و ميتوان به روشهاي مختلفي از آنها استفاده كرد. مغناطيسهاي درماني در سراميكها، پلاستيكها و يا نوارهاي ارتجاعي مورد استفاده قرار ميگيرند. معمولاً براي درمان از ديسكهاي مغناطيسي كوچك با شدت ميدان حدود 500-350 گوس، و براي كاهش درد از تشكها و يا بالشتكهاي مغناطيسي استفاده ميشود كه ميدانهاي قويتري ايجاد كنند تا بتوانند كاهش ناشي از فاصله تا سطح پوست را جبران نمايند.
يكي از مكانيزمهايي كه در رابطه با عملكرد ميدانهاي مغناطيسي مطرح ميشود، افزايش جريان خون است. اجزاء فلزي خون ميدان مغناطيسي را به سمت خود كشيده و روي جريان خون اثر دارند.كاهش مواد زايد در خون باعث ميشود سلولهاي قرمز غني شده از اكسيژن به راحتي حركت كنند و باعث ترميم و تغذيه شوند. نهايتاً مويرگها به اندازه اوليه برميگردند و فشار از روي پايانه عصبي برداشته ميشود.
عبور امواج مغناطيسي از بافتها و القاء جريانات ثانويه باعث ايجاد گرما ميوشد كه اين گرما تأثير زيادي در كاهش درد در عضلات متورم و مفاصل دارد. حركت هموگلوبين در عروق خوني تسريع مييابد و مقدار كلسيم و كلسترول خون كاهش مييابد. ساير مواد ناخواسته چسبيده به لبه داخلي عروق كه باعث افزايش فشار خون ميشوند، كاهش مييابد. پاكسازي جريان خون افزياش يافته و فعاليت قلب راحت تر ميشود و درد كاهش يافته يا از بين ميرود.
مروري بر مطالعات انجام شده در مورد تحريكات مغناطيسي وجود آثار مثبت غيرحرارتي تحريكات مغناطيسي بر بافتهاي بدن را تأييد كرده و بسياري از اين آثار به واسطه مطالعات كلينيكي تأييد شده است. از جمله بازسازي عصب، التيام زخم و بافت پيوندي، ديابت ايسكمي ميوكارد و مغز از جمله اين موارد هستند.
امروزه مطالعات انجام شده در مورد استفاده از تحريك كننده مغناطيسي مغز (Transcranial magnetic stimulation) (شكل 1) در درمان بيماريهاي نوروسايكولوژيك نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي به عنوان وسيله تحقيقاتي و درماني براي اين بيماريها به كار گرفته شده است. وقتي اين تحريك به صورت تحقيقاتي و تشخيصي به كار ميرود، وسيله اي مناسب براي بررسي تحريكپذيري كورتكس، ارتباطات كورتيكال، پلاستي سيتي فلز، فعاليتهاي شناختي و وضعيت بيماري است. عده اي نيز از تحريكات مغناطيسي براي درمان بيماري استفاده كردهاند و مخصوصاً اين تحريكات در مورد افسردگي به كار گرفته شده است. ولي در تفسير نتايج به دست آمده هنوز مشكلاتي وجود دارد. در مجموع ميتوان گفت اين تحريكات وسيله مناسبي براي تحقيقات نوروسايكولوژي بوده و توان تبديل شدن به يك وسيله درماني را نيز دارند. از جمله كاربردهاي درماني اين ميدانها ميتوان به موارد ذيل اشاره كرد:
بيماري پاركينسون
تحريكات مغناطيسي مغز (TMS) با فركانس 2/0 هرتز، 6 بار در طي 2 هفته در 12 بيمار دچار پاركينسون ايديوپاتيك اعمال شد. در اين آزمايش مشخص شد كه تحريك لوب پس سري تأثير بر علائم كلينيكي افراد دچار پاركينسون ندارد ولي تحريك لوب فرونتال باعث شد علائم كلينيك فرد بهبود يابد.
تحريكات مغناطيسي با فركانس 5 هرتز و شدت 90% آستانه حركتي در بيماران پاركينسوني با استفاده از آزمونهاي كينريولوژيك و تواناييهاي حركتي بيمار قبل و 24 ساعت بعد از تحريك مغناطيسي نشان ميدهد كه علائم كلينيكي در سمت ديگر بهبود قابل توجهي داشته اما آزمونهاي كنيريولوژيك افزايش سرعت حركت را نشان ندادند. دست خط بعضي از بيماران نيز بهبود پيدا كرد. نتايج اين مطالعه مؤيد نتايج مطالعات قبلي است و نشان ميدهد كه با تحريكات مغناطيسي، علائم اين بيماران حداقل به طور موقتي بهبود مييابد.
در تحريكات مكرر در بيماران پاركينسوني، علائم و وضعيت بيماران توسط تست هاي استاندارد فعاليت بيماران پاركينسوني اندازه گيري شد. اين بيماران قبل و 2 ماه بعد از اعمال تحريكات مورد ارزيابي قرار گرفتند. تحريكات مغناطيسي 60 بار در هر جلسه و به مدت 20 بار در روي لوبهاي فرونتال طرفين اعمال شد. گروه دريافت كننده تحريكات مغناطيسي به طور قابل ملاحظه اي نسبت به گروه كنترل در تستهاي كلينيكي بهبود نشان دادند. از طرفي اثر تحريكات مكرر بر روي كورتكس پري فرونتال مغز براي بررسي آزاد شدن دو پامين نشان ميدهد كه دوپامين در حركت، يادگيري، انگيزه و در بيماريهايي مانند پاركينسون نقش مهمي دارد. كورتكس پري فرونتال نقش مهمي در تنظيم ترشح اين ماده دارد. بررسي ميزان آزاد شدن اين ماده در اثر تحريك مغناطيسي نشان ميدهد كه تحريكات مكرر مغناطيسي كورتكس پري فرونتال باعث آزاد شدن دوپامين در هسته كوديت همان طرف ميشود. تحقيق ديگري در 10 بيمار مبتلا به پاركينسون كه دارو دريافت نميكردند و تحت درمان مغناطيسي با فركانس Hz 5 در ناحيه كورتكس اوليه حركتي قرار گرفتند نشان ميدهد كه يك ساعت پس از پايان تحريك در عملكرد درست مشاهده شد كه نشان ميدهد تحريك مغناطيسي موضعي اين ناحيه بتواند آثار درماني براي بيماران پاركينسوني داشتهباشد.
اثر تحريكات در بهبودي علائم پاركينسون در مطالعات ديگري نشان داده شده است. رابطه بين دوز تحريكات و شدت علائم بررسي شد. 49 بيمار در چهار گروه قرار گرفتند و هر ي ك30 تحريك يك يا دو بار در روز دريافت ميكردند كه در هر گروه شدت تحريكات متفاوت بود. بيماران تا سه ماه بعد مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه بيشترين بهبود در هايپوكينزي در شدت T 57/0 صورت گرفت. گروههاي مختلف ميزان بهبود مختلفي نشان دادند و مشخص شد طولاني بودن اثر درمان با تحريك مغناطيسي ميتواند آن را به وسيله درماني مناسب جهت كاهش عوارض پاركينسون تبديل نمايد.
حس بويايي در بيماران پاركينسوني به طور شايعي دچار اختلال ميشود كه علت آن ميتواند به مسيرهاي دپامنيرژيك هسته بويايي مربوط باشد. تحريك مغناطيسي VHZ باعث بهبودي حس بويايي اين افراد ميشود كه نشان دهنده وابسته بودن به ترشح دوپامين و فعال شدن گيرنده ها به فركانس تحريك است.
پديده يخ زدن در بيماران پاركينسوني باعث اشكال در حركت و راه رفتن شده و منجر به افتادن ميشود. در تحقيقات انجام شده نشان داده شده است كه تحريك مغناطيسي با شدت پيكوتسلا به صورت هفتگي فركانس يخ زدن را در اين به ميزان افراد 50 درصد كاهش داده و فركانس زمين خوردن 80 تا 90 درصد كم ميشود. اين بهبود تا 6 ماه پس از تحريكات باقي ميماند. همچنين علائم ديگري از فلج پيشرونده ******** انوكلئار نيز كنترل شده كه نشان دهنده مؤثر بودن تحريكات مغناطيسي در درمان اين اختلال است.
مطالعات انجام شده در بيمار دچار پاركينسون كه دچار مشكل اختلال در صحبت كردن بوده و تحت درمان با تحريكات مغناطيسي قرار گرفته نشان ميدهد كه در اين بيمار اختلال تا حد بسيار زيادي كاهش يافته. اين تحريكات به مدت 4 سال به طور منظم هر هفته انجام شده و شدت تحريك در حد پيكوتسلا بوده است. در مواردي كه نظم تحريكات به هم ميخورد مشكل بيمار نيز مجدداً بروز ميكرده است. نتايج اين مطالعه نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي ميتواند مشكل صحبت كردن اين بيماران را تا حد زيادي حل كند.
بيماري MS
آزمايشات انجام شده در بيماران مبتلا به MS (Multiple Sclerosis) كه دچار آسيب عصب بينايي سمت راست و تاري ديد و مشكلات ديگري در بينايي شده بودند، پس از 2 جلسه دريافت تحريك مغناطيسي با شدت 5/7 پيكوتسلا به مدت 20 دقيقه به صورت ترانس كراينال تغيير زيادي در بينايي فرد به وجود آمد. طوري كه زمان تأخير پتانسيلهاي برانگيخته بينايي به حد طبيعي بازگشت و بينايي فرد بهبود پيدا كرد. به نظر ميرسد علت اين امر ميتواند بازسازي ميلين باشد و بيشتر احتمال ميرود كارآيي نوروترانسفرهاي شبكه و مسيرهاي مركزي بهبود يافته باشند.
همچنين تحريك مغناطيسي سردر بيماران دچار MS كه مشكل اختلال انجام Dual-task مثل راه رفتن و حرف زدن دارند، نشان ميدهد كه پس از دو جلسه دريافت تحريك مغناطيسي كه هر جلسه 45 دقيقه طول ميكشيد با شدت تحريك 5/7 پيكوتسلا باعث بهبود بيماران شده، به طوري كه مشكل صحبت كردن در حين حركت برطرف شده و به علاوه تعداد كلماتي كه ميتوانستند بيان كنند، پنج برابر افزايش يافت.
ضايعات نخاعي
استفاده از تحريكات مغناطيسي مغز و ثبت پتانسيلهاي برانگيخته از عضلات پاراورتبرال سطح ضايع نخاعي توراسيك را به طور دقيق مشخص ميكند. در ضايعات نخاع كمري و گردني، با بررسي عضلات اندامها اين كار به راحتي قابل انجام است، اما در مورد نخاع توراسيك اين طور نيست. در مطالعهاي كه بر روي افراد دچار ضايعه نخاعي بين مهره هاي T4 تا T7 قرار گرفته بودند، معلوم شد به علت عصب گيريهاي چندگانه اين عضلات سطح ضايع را نميتون با اين روش به دقت تعيين كرد. در عين حال استفاده از اين تحريكات ميتواند در عضلا تتنفسي بيماران دچار ضايعات نخاعي ميتواند باعث بهبود عملكرد عضلات بازدم و بهبود فعاليت ريه ها شود. اين روش براي بازآموزي بازدم مناسب است. براي اين كار از كويلهاي مختلفي براي تحريك استفاده ميشود.
همچنين با تحريكات مغناطيسي ميتوان به طور مؤثري مثانه، روده و عضلات تنفسي بيماران مبتلا به ضايعه نخاعي را تحريك كرد. مشكل اين بيماران عدم امكان تحريك يك بافت بدون تحريك شدن بافتهاي مجاور است. به اين منظور پارامترهاي مختلفي كه در پراكنده شدن تحريك تأثير ميگذارند تغيير داده شده اين پارامترها عبارتند از شكل كويل، قطر كويل و تعداد دورهاي موجود در يك حلقه از كويل. اين مطالعات نشان ميدهد كه كويلهاي با قطر زياد، عمق و قدرت تحريك بيشتري نسبت به كويلهاي با تعداد دورهاي زياد دارند. پارامترهاي ارائه شده در اين مطالعه ميتواند به ساخت كويلهاي براي تحريك فانكشنال مغناطيسي كمك نمايد.
تحريك مغناطيسي فانكشنال براي انقباض مثانه و تخليه آن در 22 فرد دچار ضايعه نخاعي نشان ميدهد كه تحريك اعصاب ساكرال در ناحيه ********اپوبيك ميتواند به عمل تخليه مثانه در اين بيماران كمك نمايد.
مطالعات انجام شده روي بيماران دچار ضايعه نخاعي نشان ميدهد كه با استفاده از تحريك مغناطيسي ناحيه كورتكس به مدت 10 تا 30 ميليثانيه قبل از برانگيختن رفلكس H ميتوان مسيرهاي سالم مانده نخاع را در زماني كه هيچگونه حركت فانكشنال وجود ندارد، مشخص كرد.
ميگرن
آثار تحريك مغناطيسي با فركانس Hz 1 بر روي كورتكس پس سري افراد دچار ميگرن و افراد نرمال نشان ميدهد كه افراد دچار ميگرون داراي تحريك پذيري زيادتري در كورتكس پسسري هستند. مطالعه 15 بيمار دچار ميگرن و 15 بيمار دچار ميگرن و 15 فرد سالم نشان ميدهد كه تحريك مغناطيي Hz 1 باعث مهار كورتكس پس سري در افراد سالم ميشود، ولي ميتواند كورتكس پسسري افراد دچار ميگرن را مهار نمايد. در تحقيقات ديگري آستانه ايجاد فسفون ناشي از تحريك مغناطيسي در بيماران مبتلا به ميگرن و همچنين سردرد برانگيخته شده از طريق تحريكات بينايي مورد بررسي قرار گرفت. تحريكات به كورتكس پسسري و از طريق پوست سر اعمال شد. شدت تحريك كمكم افزوده شد تا فسفون به وجود آيد. تحريكات بينايي نيز به فرد اعمال شد و در صورت بروز سردرد نتايج ثبت ميگرديد. نتايج نشان داد كه تعداد بسيار بيشتري از افراد دچار ميگرن داراي فسفون ميشوند و سردرد ناشي از تحريك بينايي نيز رابطه نزديكي با ايجاد فسفون دارد و تحريكپذيري زياد كورتكس بينايي فرد را مستعد ابتلا به سردرد مينمايد.
صرع
تحريك مغناطيسي با فركانس Hz1 به مدت 15 هفته و دو بار در روز در بيماران صرعي نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي ميزان تشنج را كاهش ميدهند. پيگيري نتايج پس از 8 هفته نشان ميدهد كه اين تغييرات مختصر و كوتاه مدت هستد.
همچنين كاهش تشنجات در بيماران صرعي با استفاده از تحريك مغناطيسي ميتواند ناشي از تأثير بر غدة پينهآل باشد.
در كنار مطالعات انجام شده از تحريكات مغناطيسي (rTMS) ميتوان جهت كاهش درد ناشي از سكته تالاموسي يانروپاتي عصب تري ژمينال استفاده كرد، اين كاهش درد معمولاً به طور موقتي است يا به عنوان يك ابزار تشخيصي براي پي بردن به اختلالات تيم حركتي در سكههاي ايسكميك حتي در زماني كه علائم كلينيكي وجود نداشته باشد، است.
رشد استخوان
كاربرد ميدانهاي مغناطيسي ضعيف و تغيير با زمان در كنترل انتخابي عملكرد سلول بعد مهيج و جديدي در بيولوژي و پزشكي است. در طي دو قرن گذشته اختللات عضلاني و اسكلتي به طور موفقيت آميزي درمان شده اند و حدنود 4/1 ميليون بيمار با شكستگي مزمن استخواني در دنيا با اين روش غيرتهاجمي، بدون ريسك، راحت و كم هزينه درمان شدهاند. بسياري از پاسخها در سطح سلولي و غيرسلولي مشخص شده و اين امكان براي تغيير و تصحيح فرآيندهاي پاتولوژيك به وسيله ميدانهاي پالسي مغناطيسي پيدا شده است.
در بررسي اثرات تابشهاي طولاني مدت ميدانهاي مغناطيسي پالسي روي ميزان استئوپروز نشان داده شده است كه اين ميدانها ميتوانند از كاهش محتواي استخواني جلوگيري كنند به طوري كه افزايش ميزان جريان خون مغز ميتواند منجر به افزايش حجم استخواني و افزايش فعاليتهاي تكثير سلولهاي استخواني شود.
تأثير داروي هيدروكورتيزون و امواج ميكرويو با شدت كم برروي بافت استخوان موش صحرايي نشان ميدهد كه با اندازه گيري دانسيته استخوان و سرعت امواج ماوراء صوت در استخوان ران نشان داده شده است كه امواج با شدت كم باعث تجديد بافت استخوان ميشود و تابش امواج طي يك مدت طولاني همراه، كاربرد هيدروكورتيزون ميتواند فاكتور مناسبي در ترميم بافت استخوان باشد.
ميدانهاي الكترومغناطيسي پالسي با فركانس 75 هرتز و شدت mT 6/1 بر روي ؟؟ هيدروكسي آپاتيت نشان ميدهد كه اين ميدانها باعث تسريع تجمع استخوان در پروتز ميشوند. اين ميدانها همچنين از استئوپروز در موشهاي ماده بدون تخمدان جلوگيري ميكنند. از طرفي بررسي تأثير ميدانهاي پالسي برروي استئوپروز استخوانهاي ناحيه زانو در افراد دچار ضايعه نخاعي مزمن نشان ميدهد كه تراكم مواد معدني استخوانها (BMD) در هر دو زانو در ابتداي آزمايش 3، 6، 12 ماه بعد اندازه گيري نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي ميتواند با آثار موضعي وستميك باعث تأخير پوكي استخوان شود. دستگاه مورد استفاده در اين تحقيق Bone growth simulator مدل 3005 بوده است.
استئوراديو نكروز همراه با شكستگي پاتولوژيك و استئوپيت از مواردي است كه درمان آن مشكل است. استفاده از تحريكات مغناطيسي ممكن است بتواند راه جديدي براي درمان اين ضايعه فراهم كند. تحقيقي كه بر روي خانم 62 ساله مبتلا به ضايعات نامبرده در استخوان فيديل بود، 6 سال پس از راديوتراپي و برداشتن قسمتي از فك و لثه به علت سرطان، تحت درمان با تحريكات الكرومغناطيسي قرار گرفت و پس از 9 ماه استفاده از اين روش استئونكروز و استئوميليت بيمار درمان شد. آزمايشات انجام شده روي بيماراني كه تحت جراحي و الگوي استئوتوميتيبيا قرار گرفته بودند نشان ميدهد كه تحريك مغناطيسي درصد بيشتري از بيماران داراي بهبود كامل بوده و تحريك مغناطيسي اثر مثبتي در بهبود استئوتوميتيبيا را به همراه دارد.
در 22 شكستگي در 20 بيمار كه دچار عدم جوش خوردگي استخوان بودند، و 17 مورد به گرافت استخواني و تحريك الكتريكي پاسخ نداده بودند، تحت تحريكات مغناطيسي قرار گرفتند. 17 مورد از موارد عدم جوش خوردگي پس از 5/22 هفته درمان با تحريكات مغناطيسي بهبود يافتند و جوش خوردگي استخوانها اتفاق افتاد. اين روش براي درمان عدم جوش خوردگي روشي داراي مزيت است.
ترميم زخم
مطالعات انجام شده بر روي بازسازي بافت نرم در اثر تحريك مغناطيسي نشان ميدهد كه بازسازي استخوان، تسريع در التيام شكستگيهاي تازه، تأخير و عدم جوشخوردگي استخوانها، پيوند استخوان و نكروز استخوان به دفعات مورد مطالعه قرار گرفته است و اخيراً بازسازي غضروف و بافتهاي نرم مورد توجه قرار گرفته است. آزمايشات نشان داده اند كه تحريكات مغناطيسي باعث تسريع سنتز ماتريس خارج سلولي ميشود و التيام بافتهاي نرم آسيب ديده اتفاق ميافتد. البته پيدا كردن پارامترهاي ويژه تحريك براي هر نوع ضايعه مورد بحث است. در بررسي ترميم زخم ميتون از روشهاي پلانتيري سطح زخم، تنسيومتري، جريانسنجي داپلر ليزر و ازمايشهاي بافت شناسي به عنوان روشهاي ارزيابي سرعت تريم زخم استفاده كرد.
در 30 بيمار ضايعه نخاعي كه دچار زخم فشاري درجات 2 و 3 شده بودند به مدت 12 هفته و يا بيشتر تحت تحريكات مغناطيسي به مدت 30 دقيقه در روز قرار گرفته بودند. در گروه داراي زخم درجه 2 سرعت بهبود زخم نسبت به گروه كنترل بسياربيشتر بود. در گروه داراي زخم درجه 3 سرعت بهبود بيش از گروكنترل بود ولي به علت كم بودن حجم نمونه نتيجهگيري قطعي در اين مورد مشكل است.
بررسي تأثير تحريك مغناطيسي با فركانس بالا (EHF) بر روي زخم دوازده روده با اثر درمان هاي دارويي رايج مقايسه شد. در اين مطالعه دو نوع درمان مورد بررسي قرار گرفت. درمان با تحريك مغناطيسي همراه داروهاي فاموتيرين و نورفلكوسنين نتايج نشان داده كه تحريك مغناطيسي اثر مطلوبي بربسياري از فعاليتهاي معده و بهبود وضعيت بيمار دارد. اين اثرها با استفاده از دارو تقويت ميشوند. اما دارو پاسخ طولاني مدت بيمار به تحريكات مغناطيسي را كاهش ميدهد.
در تحقيقي ديگر اثرات ميدانهاي الكترومغناطيسي امواج راديويي برروي زخمهاي بافت نرم موش بررسي شده و نشان داده شده است كه اين ميدانها در فركانس مدوله شده ميتوانند سرعت ترميم زخم را با تغيير فعاليت سلولهاي دخيل در گرانولاسيون فيبروزي بافت بهبود بخشد.
همچنين تحريك مغناطيسي در درمان زخمهاي پوستي داراي غشاء عروقي به كار برده شده است. 44 بيمار در اين آزمايش شركت كردند و دو گروه پلامبو و تحريك قرار گرفتند. تحريك مغناطيسي به مدت 90 روز ادامه يافت و افراد گروه تحريك به ميزان معنيداري بهبود حاصل كردند. اين بهبود پس از خاتمه تحريكات نيز ادامه داشت. عود زخمها در 25% گروه تحريك و 5 درصد گروه پلاسبو اتفاق افتاد، لذا نميتوان نتيجه گرفت تحريكات مغناطيسي در مدت درمان و پس از آن داراي تأثير است.
اثر ميدان PEMF (50 هرتز، مثلثي، و شدت mT8) بر روي سرعت ترميم زخم پوست موش صحرايي مطالعه شد و سرعت انقباض زخم به عنوان روش ارزيابي ترميم زخم مورد استفاده قرار گرفته است. تحقيقات تأثير مثبت و معنيدار ميدان در سرعت ترميم زخم نشان داده شده است. همچنين با بررسي ميكروسكوپيك مدت تسريع ترميم را افزايش رگزايي، بازسازي و بلوغ كلاژنها را نشان ميدهد.
مطالعات تأثير ميدان پالسي را بر روي ترميم زخم مزمن پاي انسان بررسي كردهاند تحريك روزي 3 ساعت و به مدت 8 هفته انجام شده است. به منظور ارزيابي بهبود زخم، اندازه گيري سطح و عمق زخم و همچنين شدت درد مورد سنجش قرار گرفته است. نتايج اختلاف معني داري در سرعت ترميم زخم بين دو گروه تجربي و كنترل نشان داده شده است.
در مطالعهاي دوسويه كور برروي 22 مريض با زخمهاي مزمن با استفاده از ميدان مغناطيسي با شدت mT5/2 و فركانس 75 هرتز و عرض پالس ms3/1 به مدت 3 ماه روزانه 4 ساعت برروي زخمهاي گروه تجربي اعمال شده است. در اين مطالعه تأثير مثبت تحريك ميدان الكترومغناطيسي در سرعت ترميم زخم گزارش شده است و به دليل عدم تغيير پارامترهاي هموديناميك و بيوشيميايي، تأثر ستميك ميدان الكترومغناطيس در فرايند ترميم زخم را مردود و علت بهبودي را افزايش سرعت تكثير فيبروپلاست و افزايش بكه عروقي اعلام نموده اند.
در كشور ما نيز تأثير ميدانهاي مغناطيسي با فركانس 20 هرتز و شدت mT4 بر سرعت بهبودي زخم نشان داده شده است. سرعت بهبودي زخم در حيوانات، مقاومت زخم در برابر كشش در گروه وابسته به مرفين كه در معض EIF با شدت ذكر شده بودند، نسبت به گروه كنترل وابسته به مرفين افزايش معني داري نشان ميدهد.
اثر ميدانهاي الكترومغناطيسي با شدت 02/8 گوس را بر روي زخمهاي وريدي و شرياني ساق پا مورد بررسي قرار گرفته و نشان داده شده است كه اين ميدانها در دو هفته اول باعث درمان 69 درصد از زخمها ميشوند و كمتر از 50 درصد از اين زخمها پس از 4 ماه درمان ميشوند. همچنين در آزمايشات قبلي انجام شده در شرايط vitro نشان داده شده كه ميدانهاي EIF با تأثير بر سلولهاي تك هستهاي خون از طريق كانالهاي كلسيمي ميتواند منجر به فعال كردن آبشار سيگنالي و تغيير الگوهاي تكثير سلولي ميشوند.
سرطان
يكي ديگر از جنبه هاي درماني ميدانهاي مغناطيسي در كاهش رشد تومورهاي سرطاني است. به عنوان مثال در تعدادي از تحقيقات نشان داده شده است كه رشد تومورهاي كاشته شده در موش به طور مشخصي با تابش ميدانهاي مغناطيسي پالسي كاهش يافته و در مواردي اين ميدانها در سلولهاي سرطاني باعث افزايش راديكالهاي آزاد و نهايتاً شكستن DNA و مرگ سلول ميشود.
با استفاده از روش غيرتهاجمي ميدانهاي الكترومغناطيس با فركانس 50 هرتز و شدت 10 و 55 ميلي تسلا همراه با عوامل فوتواكسيداسيون ميتوان رشد سلولهاي سرطاني از نوع 562-K و 937-U را كاهش داده، همچنين اين تركيب به همراه هيپرترميا و هيپراسيديته ميتواند نسبت كشندگي را افزايش دهد.
اثر ميدانهاي REMF (25 هرتز و 5/1 ميليتسلا) را روي داروهاي ضد توموري در سلولهاي ادنوكارسينوماي انساني بررسي شده و نتايج نشان ميدهد كه ميدانهاي مغناطيسي پالسي ميتواند روي عوامل سيتوكوليك در سلولهاي HCA اثر بگذارد، به طوري كه اگر اين ميدانها به طور همزمان با دارو به كار روند اثرات آنها افزايش مييابد. در اين رابطه نوع دارو و مقدار آن فركانس و مدت اعمال ميدان از پارامترهاي مهم است.
همچنين اثرات ضد فشار خون ميدانهاي مغناطيسي ساكن گزارش شده است. اين ميدانها قادر هستند كه اثرات ايجاد شده به وسيله نوراپي نفرين را كاهش دهند.
از طرفي همان گونه كه رگ سازي به وسيله هورمون رشد و ژنتراپي قابل انجام است، روش جديدي براي ايجاد رگ در بافتهاي دچار ايسكمي با استفاده از تحريك مغناطيسي وجود دارد كه البته براي فهم اساس مولكولي آن مطالعات بيشتري بايد صورت بگيرد.
منبع: ماهنامه مهندسی پزشکی

[Vahid65]

مقاله: تاثير امواج راديو اكتيو بر بافتهاي بيولوژيك

در اوسط سال 1980 نخستين نسل از سامانه هاي راديو تلفني آنالوگ با استفاده از بسامدهايي كمتر از 1GHz توليد شد كه به سبب نبود استاندارد جهاني در اين زمينه ، سامانه هاي گوناگوني ظاهر ميشد ند .
سامانه هاي آنالوگ ، طيف وسيعي از بسامد را اشغال مي‌كرد ، به همين سبب سامانه هاي ديجيتال كه مراحل تكميلي خود را مي‌گذراند، جانشين آن ها شدند، كه بر اساس استانداردهاي اروپايي ، GSM نام‌گذاري شد.
سامانه ي DSC1800 نيز در محدوده 1.8GHz آغاز به كار كرد.
عامل مهم سامانه ارتباطات سيار ، كنترل توان بسامد راديويي آنها بود، و لازم بود اين اطمينان ايجاد شود ، كه ارتباطات سيار با نسبت سيگنال به نويز (S/N) قابل قبولي ارسال و به كار مي‌روند ، نه با توان راديويي زياد و غير ضروري كه باعث تداخل كانال‌هاي همجوار و در نتيجه كاهش ظرفيت شبكه خواهد بود . به همين منظور محاسبه تشعشعات وميدان هاي انتشار راديويي ضرورت پيدا كرد.
تاريخچه بررسي تشعشعات راديويي
در سال 1974، ا نجمن بين المللي حفاظت از تشعشعات (IRPA) كه عمد تا" به تشعشعات يونيزه هسته اي مي پردازد، گروه كاري تشعشعات غير يونيزه ""NIR ( يعني تشعشعات غير هسته اي نظير تشعشعات تجهيزات راديولوژي ، امواج نوري ، امواج مايكرويو و فرستنده هاي راديويي وغيره ) را تأسيس كرد . اين گروه كاري وظيفه داشت كليه مسائل و موضوعات مربوط به ايمني محيط زيست براي آحاد جامعه را در مقابل انواع مختلف تشعشعات غير يونيزه را مورد تحقيق وآزمايش قرار دهد ، و نتايج آن را به انجمن بين المللي حفاظت از تشعشعات گزارش نمايد.

در كنگره IRPA كه در سال 1977 در پاريس برگزار گرديد ، اين گروه كاري تغيير نام يافت ، و به نام كميته بين المللي تشعشعات غير يونيزه(INIRC) تبد يل شد. اين انجمن در همكاري با بخش بهداشت محيطي سازمان بهداشت جهاني (WHO) به كمك اين گروه توانست ، اسنادي مبني برحدها و معيار هاي سلامت جامعه در مقابل تشعشعات را به سازمان بهداشت جهاني ارائه نمايد ، كه دربرنامه بهداشت محيطي سازمان ملل(UNEP) مورد قبول واقع شد.
در هشتمين كنگره بين المللي حفاظت از تشعشعات نيز كه در مونترال كانادا در سال 1992 برگزار شد ، كميسيون تخصصي جديد ومستقلي تحت نام "كميسيون بين المللي حفاظت از تشعشعات غير يونيزه" (ICNIRP) تأسيس شد كه براي IRPA موفقيتي محسوب ميشد ، زيرا عمده ترين وظيفه اين كميسيون تخصصي بين المللي ، بررسي اصولي و علمي مخاطرات ناشي از تشعشعات غير يونيزه و شكل هاي مختلف آن و تأثيراتش بر روي محيط زيست بود.
اين كميسيون با داشتن 14 عضو اصلي داراي 4 كميته تخصصي به شرح ذيل است:
- كميته تخصصي امراض واگيردار(Epidemiology)
- كميته تخصصي زيست شناسي(Biology)
- كميته ي تخصصي سنجش تشعشعات(Dosimetery)
- كميته تخصصي تشعشعات نوري(Optical Radiation)
راهبردهاي كميسيون ICNIRP :
راهبردهاي اين كميسيون تخصصي ، انتشار اطلاعات و راهنمايي هايي براي كاهش خطرات ناشي
از تشعشعات غير يونيزه از 0 تا 300GHz بر بهداشت محيط زيست براي همگان است ، كه به طور عمده در زمينه انواع مختلف تشعشعات نوري شامل موارد ذيل است :
اشعه فرا بنفش،اشعه مرئي و فروسرخ،اشعه هاي ليزر،ميدان هاي مغناطيسي و الكتريكي ساكن،بسامدهاي راديويي شامل امواج ميكروويو و امواج ماوراء صوت
ميدان انتشار تلفن هاي همراه
گوشي هاي تلفن همراه كه در واقع فرستنده و گيرنده راديويي كوچكي است، به طورمعمول در هنگام ارتباط در مقابل سر و در نزديكي گوش و چشم انسان قرار مي گيرد، انتشار سيگنال راديويي توسط اين گوشي ها باتوجه به ساختار دريافت و ارسال سيگنال از طريق يك آنتن تك قطبي يا دوقطبي رخ مي دهد كه درون محفظه دستگاه
تلفن همراه تعبيه شده است ،. در لحظه ارتباط ، قسمت سرو گوش انسان به طوركامل در حوزه ميدان مغناطيسي و طول موج منتشره از سيگنال ها و در چند سانتيمتري از آن قرار خواهد گرفت .در دستگاه هاي ثابت (BTS) ، آنتن از يك رشته دوقطبي عمودي تشكيل شده كه با پهناي پرتو
باريكي و عموما"زاويه اي بين 7 تا 10 درجه قرار دارند. اين رشته آنتن ها اغلب در گوشه ي منعكس كننده ها
جهت انتشار با پهناي پرتو بين 60 تا 120 درجه تهيه و نصب مي شوند و غالبا" بر روي ساختمان هاي بلند يا برج هاي آزاد با حد اقل 15 متر ارتفاع مستقر مي شوند.
بنا بر اين امواج منتشره از آنتن ايستگاه هاي ثابت (BTS) در مقابل تمامي طول بدن قرار مي گيرندو عمدتا" فواصل اين تعامل با آنتن بزرگتر از است كه در آن D حداكثر طول آنتن و طول موج راديويي است . تحت اين شرايط مولفه هاي ميدان مغناطيسي و الكتريكي با فاصله آنتن از بدن انسان و چگالي قدرت RF با مجذور فاصله متغير است، اين ناحيه ميدان انتشار ناميده ميشود.
در گوشي هاي تلفن همراه ، فاصله بدن تا ميدان ، خيلي كمتر از است ، و در اين شرايط ميدان هاي RF داراي مولفه هاي خيلي قوي تري در تعامل با بافت هاي بيولوژيكي است.
واضح است كه در اين حالت پرتو متمركز شده در اطراف آنتن ، ميزان جذب ناشي از ميدان ايزوتروپيك را بيشتر سبب مي شود.

سنجش تشعشعات راديويي تابيده بر بافتهاي بيولوژيك(Dosimetry)
براي بسامدهاي بين 800 تا 2GHz واندازه گيري تعامل اين محدوده بسامد با بافت هاي بيولوژيكي، دستگاه هايي توليد شده است كه ميزان اين تعامل را با نسبت SAR (نسبت جذ ب ويژه) بر حسب وات بر كيلوگرم(W/Kg) مورد سنجش قرار مي دهند.
براي تطبيق ميزان اندازه گيري شده ، با حد هاي اصلي تشعشعات ، كه بر اساس فرمول SAR بيان شده است ، ميتوان از طريق تجويز نوك آنتن با ميزان انرژي جذب شده SAR آنرا محاسبه و بد ست آورد. ميزان قدرت جذب شده (SAR) از آنتن گوشي تلفن همراه ، بسيار غير همگن است و اين مقدار در تعا مل با آدمي ، بستگي به قدرت بسامد تشعشعي گوشي ، طراحي آنتن و وضع قرار گرفتن آن در مقابل سر و نيز مد عملكرد گوشي Duty cycle) ) دارد. محل تغذيه آنتن دراين رابطه نيزمهم توصيف شده است.
نتايج يك نمونه از ميزان SAR اندازه گيري شده كه بر اساس آزمايش ها و پژوهش ها و مطابق با استاندارد IEEE/1992 انجام شده ، درجدول ذيل آمده است:

Duty cycle ميزان SAR بر اساس IEEE توان گوشي همراه بر حسب وات
100% 8W/Kg 7


آثار بيولوژيكي
نشريات علمي آثار بيولوژيكي تشعشعات ناشي از ميدان هاي امواج راديويي(به ويژه امواج مايكرو ويو) را بارها مورد بررسي و تحقيق قرار داده اند ، هر چند كه بيشتر اين مطالب بطور اخص در رابطه با استفاده از گوشي هاي تلفن همراه نبوده است ، ليكن اطلاعات آن ها در زمينه احتمال خطر در ايمني انسان در تعامل با تشعشعات راديويي است.كه عمدتا" ناشي از تجويز اين ميدان ها بااجسام بدون حفاظ ، و يا اختلاف در پاسخ هايي كه با سامانه هاي گوناگون بيولوژيك بدست آمده ، بوده است.
بيشترين نتايج بدست آمده از آثار بيولوژيكي ناشي از قرار گرفتن مدل هاي حيواني در معرض ميدان هاي امواج راديويي شامل پاسخ هايي نظير بالا رفتن بيش از يك درجه سانتيگراد حرارت در نسج يا بدن بوده، و كم ترين نتايج در رابطه با موضوع سرطان زايي است ، كه ذيلا" بآن پرداخته مي شود .
مطالعات مربوط به سرطان زايي تشعشعات راديويي
استدلال هاي علمي نشان مي دهد كه ميدان هاي RF غير يونيزه بوده و توان ايجاد حركت در اطراف خود را نداشته و بنابراين با آغازگرآماس سرطاني شباهتي ندارند.
به عنوان مثال در تعدادي از مطا لعات آزمايشگاهي، گزارش شده است كه تشعشعات راديويي فاقد آسيب رساندن به بافت DNA كه در معرض ميدان هاي RF قرارگرفته اند است .
و همچنين گزارشاتي از بي تاثيري ميدان هاي RF پيرامون تغييرات ناگهاني بسامد در ايجاد قارچ هاي تك سلولي (قندي) در بدن و ياخته هاي سرطاني خون(بيماري سرطان خون كه باعث ازدياد مفرط گلبول هاي سفيد خون مي شوند) روي موش هاواثر ناشي از عدم انطباق فاصله كانوني بسامد روي كروموزمها ، هيچ گونه آثاري بر روي گويچه بي رنگ خون انسان ((Lymphocytes مشاهده و گزارش نشده است.
در دو نمونه ازمطالعات بر روي جونده گان، نظريه اي وجود دارد كه حاكي از تاثير مستقيم ميدان هايRF بر روي بافت هاي DNA بوده است ، هنگامي كه اين آزمايش ها بر روي موش ها در ميدان تشعشعات با بسامد 2.45GHz و با چگالي توان محيطي 10W/m2 توسط لاي و سينگ انجام گرفت ، مقدار
SAR در اين حالت برابر با 1.18W/Kg بود، و نشاني ازتغييرات ژنتيكي در مغز حيوان و آزماي ياخته ها وجود داشته است، لاي و سينگ در سال(1995) گزارش كرده بودند، موقعي كه موش هاي صحرايي در معرض امواج پالسي شكل( با د يرش 2ميكرو ثانيه و 500 پالس در ثانيه ) و امواج CW با
بسامد 2.45GHz و SAR هاي 0.6 & 1.2W/Kg قرار ميگيرند ، تعداد ي شكاف هاي تك رشته در DNA مغز حيوان ظاهر مي شود، هر چند كه در هردو مقاله هيچ گونه اشاره اي به منابع ، ناپايداري آزمايش و خطاهاي ناشي از آزمايش هاو نيزنتايج عددي و رقمي ارائه نكرده بودند.
اين آزمايش ها مي بايست قبل از آن كه نتايج آن ها در مسائل مربوط به ايمني بيولوژيكي بكار برده شود ، تكرارمي شد ند، به ويژه آن كه مراكزعلمي اظهار نظر كرده بودند كه ميدان هاي RFسم زا (genotoxic)نيستند.
به علاوه در مطالعات روي حيوان ها بيش تر اين بررسي ها حاكي از فقدان اثرگذاري تشعشعات راديويي در جسم (مثل بدن) و جرم ياخته حيوانات بوده است.
بخشي از اين آزمايش ها يي كه توضيح داده شد در راستاي استفاده از ميدان هاي RF در بسامدها و مدوله سازي هاي مختلف ناشي از كاربرد تلفن هاي همراه است ، كه بر اساس استدلال ها و اظهار نظرها اين ميدان ها فاقد حركت بوده و شباهتي به آغازگر سرطان و دليلي براي تحريك يا مولد بافت هاي سرطاني و يا تومورها را به طور ذاتي ندارند.
آزمايش هاي ديگري مبني براين كه تشعشعات راديويي ممكن است بر روي پيشرفت تومورها از طريق افزايش در سرعت ياخته ها يا از طريق تاثير معالجات به طريقي كه تغييراتي در باروري ناشي از مجراهاي سيگنال دهي ،ويا هدايت در جهت ازدياد و تلفيق DNA ، تاثير بگذارد ، بيان شده است.
از آن جاكه شارهاي يوني از طريق غشاء سلول ، باعث تركيب سيگنال دهي هاي قوي ميشود ، در بعضي از گزارش ها اظهار نظر شده است كه تشعشعات راديويي ممكن است مستعد اثر گذاري بر روي شارهاي يوني از طريق اثر گذاشتن بر ايجادتپش هاي متناوب بر روي يون هاي مثبت پتاسيم و سديم درون سلول هاي قرمز خون حيواني كه در معرض تشعشعات راديويي و امواج مايكرويو قرار گرفته است ، باشد.آزمايش هايي هم در شرايط تقسيم و تكثير سلول ، تحت ميدان هاي RF روي گويچه بي رنگ خون انسان توسط اتحاديه ويژه DNA انجام و گزارش شده است ، كه در هردو آزمايش تقسيم و تكثير سلول در هنگام تابيدن تشعشعات راديويي ، با ميزان SAR به مقدار 25W/Kg نشان داده است كه هيچ گونه تغيير يا فشرده گي حتي در SAR هاي بالاتر در آنها حاصل نشده است.
همچنين مطالعات ونظريه هايي پيرامون تاثير گذاري تشعشعات راديويي امواج CW و پالس بر پيشرفت تومورهاي پوستي در حيوانات ارائه شده است. در مقابل اين گزارش ها، مطالعاتي مبني بر تزريق ياخته هاي حيواناتي كه در معرض تشعشعات
بسامد راديويي سيگنال هاي CW و پالس قرارگرفته اند، گزارش شده است، كه بيان‌گر فقدان آثار بر روي پيشرفت تومورها بوده است. به ويژه اين كه اين مطالعه ، بي تاثيري پيشرفت تومور هاي سياه رنگ قشر ضخيم پوست در موش هاي صحرايي را كه در معرض مداوم ميدان هاي تشعشعي RF و امواج CW و پالس قرار گرفته اند ، نشان داده است كه غير موجه و غير قابل قبول بوده اند.

منابع:

1- Health physics April 1998,Volume 74,Number 4 2-Guideline for limiting exposure to time-varying electric ,magnetic, and electromagnetic field;2004 /www.irpa.net واژه ها و اختصارات:
IRPA: International Radiation Protection Association
PCN: Personal Communication Network
NIR: Non-Ionizing Radiation
INIRC: International Non-Ionizing Radiation Committee
WH World Health Organization
UNEP: United Nations Environment Program
ICNIRP:International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection
SAR: Specific Absorption Rate

[Vahid65]

مطلب: طب الكترونيكي
طب الكترونيكي، تركيبي از فناوري پيشرفته كامپيوتر درمانهاي مكمل است، كه مي‎توان آن را شيوه‎ جديدي براي تشخيص درمان نارسائيهاي انرژي در بدن دانست.
طب الكترونيكي، از داروها و روشهاي طبيعي درمان از قبيل «داروهاي هوميوپاتي»، «گياهان داروئي چيني» و غيره و تركيب آنها با رنگ، نور و صدا در يك قالب الكترونيكي به نام قرص الكترونيكي (e-Pill) استفاده مي‎كند كه مي‎توان آن را توسط يك كامپيوتر شخصي پخش كرد يا در تلويزيون مانند يك فيلم تماشا كرد. بدين ترتيب آنچه مي‎بينيد و مي‎شنويد، يك داروي الكترونيكي است. هر قرص الكترونيكي چند رسانه‎اي، يا مالتي‎مديا، منحصر به فرد بوده و پس از تشخيص كامل وضعيت فرد، براساس يك نمونه از بافت بدن بيمار مانند يك تار موي او، ساخته مي‎شود. اين نوع بافت براي سنجش وضعيت سلامتي بيمار از طريق كنترل علائم حياتي تمام اعضاء و عملكرد سوخت و ساز بدن و و حساسيت‎ها و سوء تغذيه مورد استفاده قرار مي‎گيرد. ميزان شفابخشي هر قرص الكترونيكي نسبت به نياز هر بيمار متفااوت بوده و ممكن است تركيبي از داروهاي مكمل را شامل شود.
طب الكترونيكي براي كودكان ايده‎آل است. زيرا بدون عوارض جانبي بوده و تماشاي آن نيز لذت بخش است. به علاوه، اين روش براي كودكاني كه در مقابل قرص‎ها و انواع داروها مقاومت مي‎كنند و به هنگام انتظار در مطب جار و جنجال به راه مي‎اندازند، كاملا ايده‎ال است.


چرا طب الكترونيكي تا اين حد قدرتمند است؟

- درمان الكترونيكي از آن جهت قدرتمند است كه چند روش درمان شناخته شده طبيعي و غيرطبيعي را درون يك سيستم كامل پيوند مي‎دهد، مثل داروهاي هوميوپاتي، گياهان چيني، بلورها و مواد معدني، روشهاي الكترونيكي پيشرفته، درمان با رنگها و جواهرات. درمان با صوت، تشخيص مواد غذايي و ويتامين، بررسي حساسيت‎ها و سموم بدن.
- اين روش كاملا به نيازهاي بدن بيمار بستگي دارد و با نظريه يك قرص براي همه مخالف است.
- تركيبي از داروهاي مختلف در هر زمان قابل تجويز است.
- مقدار داروهاي تجويز شده در هر قرص در مقايسه با روشهاي ديگر، بيشتر است. مثلا ممكن است بيمار، 30 داروي متفاوت را در يك قرص الكترونيكي، دريافت كند. به همين دليل، اين روش (يك دارو در هر قرص) در گذشته هميشه، پرهزينه‎أي بوده است.
- طبابت الكترونيكي شيوه‎هاي جديد درمان با با رنگ، نور و صوت را كه قبلاً در دسترس نبودند، ارائه مي‎كند.
- طب الكترونيكي درمانهاي غيرتهاجمي را براي بزرگسالان، كودكان و حيوانات، فراهم مي‎كند.
- براي اولين بار، دارويي در يك قالب الكترونيكي فراهم مي‎شود كه مي‎توان آن را در اينترنت تجويز كرد. بسياري از مردم به پزشكان غيرسنتي مراجعه مي‎كنند، چون از پزشكان عادي نتيجه مطلوبي نمي‎گيرند. با استفاده از اين فناوري جديد ما مي‎توانيم به ريشه مشكلات و نحوه درمان آنها پي ببريم طب الكترونيكي، در مداواي موارد متنوعي از بيماريهايي كه معمولاً‌با روشهاي سنتي هوميوپاتي،‌ داروهاي گياهي و طب سوزني مداوا مي‎شوند، موفق بوده است.
مركز طب الكترونيك، هم اكنون، اولين آزمايش Online دنيا را با تمركز بر نيازهاي زنان در حيطه‎هاي PMS (نشانه‎هاي جسمي و روحي پيش قاعدگي) و PMT (تنشهاي قبل از قاعدگي) بر پا كرده است. جزئيات كامل اين طرح تجربي در وب سايت اين مركز موجود است. براي امتحان يك درمان رايگان، يك نرم افزار تجويز كننده را بر روي كامپيوترتان Download كرده و يكي از داروهاي پيشنهادي رايگان را انتخاب كنيد.

[Vahid65]

مقاله: نانو رباتها در علم پزشکی
امكان استفاده از نانوروبات‌ها در پزشكي
(21 نوامبر 2005) (30 ـبتم 84)- مجلة روبوتيك twov در شمارة ماه نوامبر خود مقاله‌اي در زمينة نانوروبات‌هاي پزشكي منتشر كرده است.
در اين مقاله سؤالاتي در زمينة امكانپذير بودن نانوروبوتيك وسايلي مانند كنترل حركت، ارتباط، برهم‌كنش وسايل پيرامون و زيست‌سازگاري آنها مطرح شده است. همچنين فوايد بسياري كه نانوروبات‌ها از طريق توسعة روش‌هاي درماني زيست‌پزشكي جديد به دنبال خواهند داشت ذكر شده است.


فناوري‌هاي جديد
در فيلم سفر اسرارآميز Fantastic Voyone ما غالباً شاهد صحنه‌هايي هستيم كه در آن از نانوروبات‌ها براي مبارزه با مشكلات بهداشتي استفاده مي‌شود. حال آيا واقعاً پيشرفت‌هاي به دست آمده در فناوري‌نانو اين كار را عملي خواهد كرد؟
كاوالكانتي: در واقع بسياري اوقات اين داستان‌‌هاي علمي تخيلي از واقعيت الهام گرفته و يا حداقل بر مبناي مباحث علمي مي‌باشند. به عنوان مثال ژول ورن در داستان از ”زمين به ماه (1865)“. سفر به ماه را كه توصيف مي‌كند از پيشرفت‌هاي واقعي علمي نجوم فيزيك آن زمان الهام گرفته بود. اگر چه در سالي كه آن كتاب نوشته شد اين كار به نظر بسياري از مردم غيرممكن به نظر مي‌رسيد. اما اكنون سفر به مريخ هم امكان‌پذير شده و اخيراً هم روبات‌هاي خود كنترلي را براي كاوش در سطح اين سياره سرخ به كار گرفته‌اند.
همچنين طي قرن 19، بسياري از دانشمندان تعيين تركيب شيميايي يك سياره را امري غيرممكن مي‌دانستند. اما در قرن 20، طيف‌سنجي با استفاده از فيزيك كوانتوم با موفقيت امكان‌پذير بودن آن را نشان داد. در سال 1966، بخشي از فيلم سفر اسرارآميز نهم، الهام گرفته از واقعيت و بحث و جدل‌هايي بود كه بر اثر سخنراني فيزيك‌دان مشهور و برندة جايزه نوبل يعني ريچارد فاينمن پديد آمد. وي در سخنان خود در سال 1959 امكان‌پذير بودن فناوري‌نانو را اعلام كرد و گفته بود توليد نانوماشين‌ها نتيجه‌اي كاملاً طبيعي از پيشرفت فناوري است و در واقع سرعت پيشرفت‌هاي جديد بسيار سريع‌تر از آن چيزي است كه تاكنون براي فناوري‌ها وجود داشته است.
توليد نانوروبوت‌ها
چه مراحلي براي ساخت نانوروباتي كه بتواند در پزشكي به كار رود بايد طي شود؟
كاوالكانتي: ساخت نانوروبوت‌ها مستلزم حصول پيشرفت‌هايي در مواد صلب الماس‌گونه است و اين كار هم امكان‌پذير است و توليد نانوابزارها طي سال‌هاي اخير روبه رشد بوده است. توليد الماس گونه‌ها مرحله به مرحله در حال پيشرفت است و براي حركت به سمت توليد روبات‌ها در ابعادي قابل مقايسه با باكتري‌ها، لازم است دركي از اين زمينه داشته باشيم. به عنوان مثال، چند ماه قبل، اولين روبات متحرك ساخته شد كه مي‌توانست تا ابعاد 60 در 250 ميكرون را اندازه‌ بگيرد.
در اين مقياس، مي‌توان پيش‌بيني نمود كه ابعاد روبات‌هايي كه در سال‌هاي آينده پديد مي‌آيند به سرعت به 100 ميكرون و بعد از آن 50 ميكرون و همين طور كاهش مي‌يابند. هم‌اكنون نمونة اولية وسيلة 90 نانومتري Intel، يك SRAM 52 مگابيتيِ كاملاً كاربردي توليد كرده كه طول پاية ترانزيستور آن nm50 است و ابعاد سلول SRAM آن تنها حدود 1 يا تقريباً نصف اندازة سلول اغلب SRAMهاي پيشرفتة امروزي است. و اين كوچك‌سازي با توجه به نقشه راه اتحادية صنعت نيمه‌رساناها ادامه مي‌يابد.
تا سال 2016، ICهاي با عملكرد بالا حاوي بيش از 8/8 ميليارد ترانزيستور، در فضايي به مساحت 2mm280 خواهند بود. اين رقم بيش از 25 برابر تعداد ترانزيستورهايي است كه روي تراشه‌هاي امروزي با ابعاد nm130 قرار دارد. اما از آنجا كه درون بدن انسان رگ‌هاي كوچكي به قطر 30 تا 60 ميكرون وجود دارد، مي‌توان پيدايش اولين نانوروبات طي ده سال آينده را كاملاً طبيعي دانست.
فناوري‌نانو در خدمت پزشكي
آيا در حال حاضر هيچ كار آزمايشگاهي روي انسان يا حيوان در اين زمينه صورت گرفته است؟
كاوالكانتي: در واقع تاكنون نانوابزارهاي كاملاً كاربردي بسياري مانند موتورها، حسگرها، محاسبه‌گرهاي زيست مولكولي و نانوترانزيستورها ساخته شده است. اما در حال حاضر عمده‌ترين چالش، مجتمع‌سازي چندين بخش مجزا از اين نانوابزارها روي يك نانوروبات قابل كنترل است، كه براي انجام آن هم‌اكنون گروه‌هاي تحقيقاتي متعددي در نقاط مختلف جهان، طي پروژه‌هاي ميان رشته‌اي با يكديگر همكاري مي‌كنند. در اين راه، شبيه‌سازي‌هاي نظري به عنوان ابزاري مفيد و ارزشمند براي مجتمع‌سازي سيستم و آزمايش‌پذير شدن آن به شمار مي‌آيد.
به هر حال، اطمينان از دستيابي به كنترل مناسب بر چنين نانوماشين‌هايي يكي از موضوعات بحث‌انگيز در راه محقق شدن نانوروبات‌هاست و در واقع شما مي‌توانيد از طريق روش‌هاي نانومكاترونيك (nanomechatronics) به ارزيابي و محاسبه آن بپردازيد. استفاده از نانوروبات‌ها در انسان پس از انجام صدها آزمايش با تمام جزئيات از ابتدا روي موش‌هاي آزمايشگاهي ممكن خواهد شد. در واقع، اين روند طولاني آزمايشگاهي، براي هر فناوري زيست‌پزشكي جديدي انجام مي‌شود. مانند فناوري‌نانوپوسته‌ها كه با موفقيت روي موش‌هاي آزمايشگاهي براي مبارزه با سرطان به كار گرفته شد.
استفاده از اين نانوپوسته‌ها نتيجة پيشرفت‌هاي به دست آمده در فناوري‌نانو است و به عنوان يك روش درماني- دارويي نتايج مثبت و اميدواركننده‌اي داشته است. با پيشرفت بيشتر در حركت به سمت نانوروبات‌ها، مي‌توان به نتايج مؤثرتر ديگري در زمينة مراقبت‌هاي بهداشتي اميدوار بود.
ملزومات Customized
براي آن كه يك نانوروبات بتواند درون بدن انسان كار كند چه چيزهايي لازم است؟
كاوالكانتي: براي رسيدن به بيشترين كارآيي، نانوروبات‌ها در حالت ايده‌آل نبايد قطري بزرگ‌تر از 3 ميكرون داشته باشند. اين نانـوروبات بايد داراي مبـدل‌ها (transducers) و محرك‌ها (actuator)هاي كارآمد با هزينه مصرفي كم بوده و بتوانند به محض قرار گرفتن درون بدن انسان به طور موثري با محيط پيرامون خود تعامل نمايند.
براي پاسخ‌دهي مؤثر در زمان واقعي به محيط، در اين نانوروبات بايد سيستم مجتمعي تعبيه شده باشد. به همين دليل انتظار مي‌رود هنگام نياز به چنين پاسخ‌هاي حركتي با استفاده از موتورهايي براي كشش روبات حركت‌هاي كنترلي لازم را فراهم كرد كاري كه با برخي دخالت‌هاي زيست پزشكي قابل انجام است.كنترل نانوروباتيِ مبتني بر حسگرها را هم مي‌توان با استفاده از نانوحسگرهاي حرارتي و يا شيميايي انجام داد.
استفاده از نانوروبات‌ها
آيا شما مي‌توانيد زمان استفاده از نانوروبات‌ها را درون بدن بيماران پيش‌بيني كنيد؟
كاوالكانتي: هر دارويي قبل از آن كه براي مداوا به كار رود، لازم است پس از مجموعه‌اي از بررسي‌هاي آزمايشگاهي تأييدية لازم را به دست آورد. و هيچ تفاوتي هم بين داروهاي سنتي و داروهاي جديد مبتني بر فناوري‌نانو (نانوداروها) وجود ندارد.
بعد از طي اين مرحله و با به دست آمدن نتايج خوب از صدها مورد بررسي آزمايشگاهي و حتي انجام آزمايش‌هاي باليني بيشتر، به طور طبيعي، نسبت به اين روش‌ها در درمان بيماران اطمينان بيشتري پديد مي‌آيد.
به كار بردن فناوري‌هاي تاييد شده زيست‌پزشكي در زندگي روزانه از سوي مردم دور از انتظار نيست و اين شامل نانوپوسته‌ها، نانوداروهاي مبتني بر DNA و نانوروبات‌ها مي‌شود.

[Vahid65]

بررسي راهكارهاي مختلف در پردازش صحبت (http://papers.persiangig.ir/Papers/368.pdf)

سعيد اسدي

[Vahid65]

طراحي و ساخت دستگاه ثبت فعاليت الكتريكي قلب از اشتقاقهاي سينه اي (الكتروكارديوگرام-ECG) (http://papers.persiangig.ir/Papers/164.pdf)

آقای امین ابراهیمی

[Vahid65]

كاربرد شبكه هاي عصبي در پزشكي (http://papers.persiangig.ir/Papers/165.pdf)

[Vahid65]

پردازشگر خاص براي تحريك اعصاب محيطي (http://papers.persiangig.ir/Papers/166.pdf)

[Vahid65]

ارايه نرم افزاري جهت تخمين ميزان باياس و بخشبندي داده هاي ام آر آي (http://papers.persiangig.ir/Papers/167.pdf)

[Vahid65]

شناسايي زنجيره هاي دي ان آ با استفاده از فيلتر هاي تطبيق همسان متغير با زمان (http://papers.persiangig.ir/Papers/168.pdf)

[bme]

سلام به همه
اینجا کسی هست که رشته اش مهندسی پزشکی باشه؟

[bme]

کاربرد لیزر در دندانپزشکی
كاربرد لیزر بسیار مختلف و متنوع است. از یك سی دی خوان ساده در كامپیوتر و یا اشعه ای كه برای خواندن «باركد» اجناس و نام محصولات در فروشگاه ها به كار می رود، گرفته تا بررسی یك میكروب از نظر وزن و تعیین میزان وزن هسته سلول، از لیزر بهره گرفته می شود.
اندیشه و فكر اولیه لیزر به آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ همزمان با ارائه «تئوری نشر برانگیخته» برمی گردد. در سال ۱۹۶۰ اولین لیزر توسط «تئودور مایمن» ساخته شد و در ادامه از همان سال های اولیه اندیشه به كارگیری آن در دندانپزشكی آغاز شد و آثار آن در پژوهش های دندانپزشكی مورد بررسی قرار گرفت.
http://www.uq.edu.au/dentistry/images/pages/lasertraining.jpghttp://www.robisondental.com/images/p-laser.jpg
در سال های اولیه ظهور، لیزر بیشتر به منظور برش بافت نرم كاربری داشت، اما تراش استخوان با لیزر امكان پذیر نبود. در دهه ۱۹۸۰ «FDA» سازمان غذا و داروی آمریكا كاربرد لیزر به منظور استفاده از آن در بافت های نرم را پذیرفت.
كاربرد لیزر به عنوان یك ابزار برش برای بافت های سخت در دهه ۹۰ میلادی با آمدن لیزرهای جدید مانند لیزرهای خانواده «اربیوم» رواج یافت. این نوع از لیزر در همان آغاز راه توانست تاییدیه FDA را به منظور جراحی بافت سخت دریافت كند.


جایگاه لیزر در دندانپزشكی :

در دنیا این تكنولوژی بیش از چند دهه از عمرش نمی گذرد و شاید بیش از یك دهه نیست كه كاربردهای معمول كلینیكی در دندانپزشكی پیدا كرده است. به عبارتی ما با یك پدیده جوان روبه رو هستیم. از طرف دیگر این تكنولوژی در حال توسعه و پیشرفت است. برخلاف باور عموم كه لیزر ابزاری است كه تنها می توان از آن در پاره ای از امور درمانی بهره گرفت، لیزر به عنوان یك فناوری می تواند قابلیت های مختلفی داشته باشد. از یك تشخیص ساده گرفته تا آثار شبه دارویی و همچنین عملكرد تخریبی آن با خصوصیات فیزیكی مختلف در شرایط متفاوت به منظور كاربردهای مختلف. امروزه لیزر، تكنولوژی فوق مدرنی است، در خدمت بشر.
كشورهای پیشرفته مانند ژاپن، آمریكا، برزیل، آلمان، بلژیك، فرانسه و روسیه دارای مراكز تحقیقاتی معتبری در زمینه لیزر در دندانپزشكی هستند. انجمن ها و سازمان های بزرگی برای این فناوری در سطح جهان تشكیل شده اند، از جمله فدراسیون جهانی لیزر در دندانپزشكی WFLD یا آكادمی لیزر در دندانپزشكی در ایالات متحده آمریكا و آمریكای شمالی ALD، اروپا ESOLA و در ایران نیز انجمن لیزری پزشكی ایران IMLA كه چند سالی است تاسیس شده و یك شاخه دندانپزشكی هم دارد. هر چند انجمن های پزشكی دیگر گروه های كوچكی در زمینه لیزر دارند، اما به صورت متمركز تنها «ایملا» به فعالیت های علمی و تحقیقاتی در زمینه لیزر پزشكی می پردازد. دانشكده های معتبر كشور اعم از فنی مهندسی و دندانپزشكی هم كمابیش فعالیت های تحقیقاتی روی بحث لیزر دارند. اگر به مجموعه فوق، سازمان انرژی اتمی را نیز بیفزایم، مجموعه ارگان هایی كه در زمینه لیزر به صورت كاربردی و تحقیقاتی به فعالیت مشغولند، كامل تر خواهد شد.

بهره گیری از لیزر در درمان های دندانپزشكی طی سال های اخیر :

در حال حاضر تعداد اندكی دستگاه لیزر با كاربری درمانی در كشور وجود دارد. به عبارتی، این تكنولوژی در كشور هنوز همه گیر نشده است. تعداد دستگاه های لیزری كه با كاربری درمانی در امر دندانپزشكی استفاده می شود، شاید به تعداد انگشتان دو دست هم نرسد. تعداد دندانپزشكانی كه در زمینه لیزر توانایی كار را دارند، بسیار محدود هستند. البته تمهیداتی در مراكز تحقیقاتی دانشگاه ها اندیشیده شده تا با آموزش های دقیق و با رعایت استانداردهای جهانی به این تعداد، بر دانش و مهارت كافی آنان افزوده شود.
پس تبلیغاتی مبنی بر ترمیم دندان با لیزر كه حتی در برخی روزنامه ها و مجلات شاهد هستیم، پایه علمی ندارد
اساسا عبارت ترمیم دندان با لیزر، چندان صحیح نیست. دندانپزشك می تواند دندان بیمار را با استفاده از لیزر تراش بدهد و در نهایت امر برای ترمیم دندان ها از «كامپوزیت» استفاده كند. كامپوزیت ها مواد همرنگ دندانی است كه به منظور پر كردن دندان به كار می رود.
در حال حاضر با یك نور آبی رنگ كه به منظور فعال كردن روند «پلی مریزاسون» پخت كامپوزیت به كار می رود، از این نور استفاده می شود. این نور آبی رنگ كه از هالوژن ساطع می شود، لیزر نیست. البته ناگفته نماند، لیزرهایی نیز مثل لیزر آرگون آبی وجود دارند كه توانایی انجام این عمل را با محاسن و معایب خود دارند و لیكن به لحاظ هزینه مقرون به صرفه نبوده و در حال حاضر بیشتر در امور تحقیقاتی از آنها استفاده می شود. در واقع عملا هیچ دستگاهی از این دست در كلینیك های دندانپزشكی وجود ندارد.

[bme]

کپسول اندوسکوپی؛ یک دوربین خوراکی
کپسول اندوسکوپی(M2A) برای اولین بار در آگوست 2001 تعریف شد. این کپسول از یک دوربین بی سیم کوچک و قابل بلع برای تصویربرداری بدون درد از روده باریک طراحی شده است. کپسول تنها 11 میلیمتر در 26 میلیمتر اندازه دارد و شامل دوربین، منبع نور، رادیوترانسمیتر و باتری است. بیمار به راحتی می تواند آن را ببلعد و دوربین کپسول می تواند حدود 2 تصویر در هر ثانیه و در حین عبور از مجرای گوارشی بگیرد.
http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_nasr1.jpg
بیمار یک وسیله ثبت به اندازه یک واکمن به مچ دست یا یک کمربند به کمر می بندد. هزاران تصویر ویدئویی از طریق پروب های متصل به جدار شکم منتقل و در وسیله ثبت ذخیره می شوند و سپس به کامپیوتر انتقال می یابند تا پزشک آنها را ببیند. کپسول اندوسکوپی در شرایطی مانند دردهای شکمی، خونریزی، سوء جذب، تومورها و زخم های ناشی از دارو به کار می رود. این کپسول همراه با آب بلعیده می شود ، قابل هضم نیست و به طور طبیعی از بدن دفع می شود. شایان ذکر است که این کپسول ها به صورت یک بار مصرف تولید می شوند.
امروزه اندوسکوپی با فرستادن سیم های فیبراپتیک به داخل بدن و تفکیک ارسال اطلاعات انجام می شود که گاهی همراه با ایجاد مصدومیت و ناراحتی به دلیل پیشرفت نوک اندوسکوپ تا روده باریک می شود. برای حذف چنین مشکلی کپسول های مینیاتوری قابل بلعی طراحی شده اند که این روش تهاجمی را تا درصد بسیار بالایی تعدیل می کند. این کپسول ها با پایین رفتن از مری به سمت معده و روده ها تصاویر حاصله را به گیرنده ارسال کرده و توسط پزشک بررسی می شوند. این وسیله تصاویر دو بعدی تهیه کرده و به طور هم زمان اطلاعات تصویری را انتقال می دهد و سیگنال های لازم برای کنترل الکترونیکی کپسول ها دریافت می دارد. http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_nasr2.jpg
آماده سازی استاندارد بیماران شامل 12 ساعت غذا نخوردن پیش از آزمایش است. آماده سازی نسبی روده توسط پلی اتیلن گلیکول یک روز پیش از آزمایش یا حداکثر 16 ساعت قبل یا در همان روز آزمایش حداقل 3-2 ساعت قبل از اندوسکوپی صورت می گیرد. در هر حال، 80 میلی گرم سایمتیکون، 20 دقیقه پیش از اندوسکوپی برای تمام بیماران توصیه می شود. 2 لیتر پلی اتیلن گلیکول و 10 میلی گرم متوکلروپرامید نیز توصیه می شود. علت این توصیه ها این است که هنگامی که کپسول ها خورده می شوند و در طول روده باریک پیش می روند، اگر روده پر از مواد باشد امکان مشاهده جدار مخاطی آن نخواهد بود. قابل ذکر است که اریترومایسین اثر خاصی بر پیشرفت کپسول ها در روده باریک ندارد در حالیکه متوکلروپرامید احتمال آزمایش موفق روده باریک را افزایش می دهد. ( متوکلروپرامید زمان عبور را در روده باریک کاهش می دهد). بیماران اجازه دارند تا 2 ساعت پیش از اندوسکوپی مایعات رقیق و 4 ساعت بعد از آن غذای سبک میل کنند.

اجزاء سیستم

2 نوع سیستم وجود دارد. درنمونه اول ، جزء اولیه سنسور تصویری CMOS و لنز تصویربرداری داخل روده است. دوربین 3/1 اینچی که سیگنال ویدئویی NTSC را تولید می کند و بسیار کم مصرف است و تنها نیاز به ذخیره 5V-DC دارد. 4 عدد LED در بالای سنسورها برای تامین روشنایی جهت نمایش بافت لازم است. یك انتقال دهنده سیگنال برای انتقال تصاویرگرفته شده به دنیای بیرون مورد نیاز است که شامل یک نوسانگر موضعی است که سیگنال RF در باند UHF با MHZ315 فركانس و قابل اتصال به كابل نمایشگر است. سیگنال های حاصل AM بوده و تقویت می شوند.آنتن دوم موجود دركپسول برای دریافت اطلاعات از كنترلر بیرونی است. این آنتن اطلاعات را به گیرنده RF می رساند. IC موجود در كپسول شامل نوسانگری است كه در فركانس MHZ433 اطلاعات را دریافت كرده و عمل متعادل سازی را انجام می دهد و آنها را به قطعه كدگذار انتقال می دهد. از طریق این اطلاعات است كه فرد از بیرون می تواند دوربین كپسول یا یك یا تمام LED ها را روشن یا خاموش كند. مصرف دستگاه كم و كیفیت تصاویر بالا است، انرژی مورد نیاز کپسول توسط یک باتری تامین می شود. تمام اجزای داخلی كپسول از طریق یک تقویت کننده با خروجی بالا حمایت می شوند. تمام اجزای توصیف شده بر روی یک چیپ PCB جای گرفته اند.
http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_nasr3.jpg
درنوع دوم، تمام تمام تصاویر کدگذاری شده، کدبرداری و کنترل عملکردهای کپسول از طریق یک چیپ CPLD انجام می شود .(Complex Programmable-Logic Device)
تمام سیگنال های زمان و مکان نیز توسط CPLD تولید می شوند. تفاوت قابل ملاحظه با ترکیبات قبلی این است که در این مورد خروجی سنسورها به صورت آنالوگ نیست و به صورت سیگنال های UHF از بیرون منتقل نمی شوند. در عوض تصاویر 8 بیتی به صورت پیکسل اطلاعاتی هستند که از طریق سنسورها تولید شده و قبل از انتقال از طریق باند UHF از طریق CPLDکدگذاری می شوند.
از آنجا که خروجی های سنسور همیشه مطمئن نیستند، CPLD زمان گرفتن نمونه ها را به دقت ثبت می کند. در این مدل سرعت انتقال اطلاعات بهMbit/sec 2 رسیده است.
در سیستم اول نمونه های تصویری بر اساس ساعت داخلی کپسول زمان بندی می شوند و پیکسل های افقی و عمودی ارائه می دهند. تمام این پالس های دیجیتال ازطریق CPLD سیگنال منفرد تبدیل و به انتقال دهنده RF می روند. در این مرحله تصاویر از روی پیکسل ها بازسازی می شوند. انرژی مصرفی در حالتی که تمامی اجزاء روشن هستند، V3/3، MA 20، MV 66 و هنگامی که فقطCPLD و دریافت کننده ها روشن هستند V 3/3، MA 9، MV 7/29 است.
مصرف توان پائین به معنی این است که قادر به گرفتن تصاویر در بازه زمانی طولانی تر است. در طی مدت زمان تعیین شده 8 الی 12 ساعت امتحان داخل احشاء، کپسول دو تصویر در ثانیه معادل 000/60 تصویر از احشاء خواهد گرفت. همچنان که بیماران به دنبال کارهای روزانه خود هستند، کپسول تصاویر را جمع آوری کرده و آنها را با استفاده ازRF می فرستد. یک آنتن جاسازی شده در كمربند یا مچ بند تصاویر را دریافت کرده و آنها را در ضبط کننده ذخیره می کند. پس از این که دوربین از سیستم عبور کرد، بیمار كمربند یا مچ بند ضبط کننده را به دکتر می دهد و دکتر تصاویر را بر روی نرم افزار RAPID دانلود می کند (تحلیل کننده تصاویر و اطلاعات) و این شامل تصاویر ویدئویی شامل20دقیقه از عمل کرد احشاء داخل بیمار است که پزشک می تواند آن را جهت اطلاعات غیر طبیعی بررسی کند.
مدارها کاملا در کپسول و با یک عایق پلاستیکی قرار گرفته اند.کپسول یک شکل خاص مکانیکی دارد، همچنان که داخل دستگاه گوارش حرکت می کند خود را با مالیدن به دیوارهای مجرا از هر چیزی که مانع دید شفاف آن باشد، تمیز می کند.
خوشبختانه، دستگاه قابل مصرف مجدد نیست! در حقیقت، یک کلید مطمئن جهت مدارات تصویر گیرنده، این تضمین است که آنها یک بار مصرف بوده و بازار سیاهی برای این قطعات وجود ندارد.
آماده سازی پیش از اندوسکوپی
5 روز پیش از انجام عمل
 قطع هر گونه داروی حاوی آهن
 عدم مصرف آجیل،دانه ها، ذرت
1 روز پیش از عمل
 عدم مصرف لبنیات
 مصرف صبحانه قبل از 8 صبح( یک تخم مرغ آب پز، نان تست، بدون کره)
 اجتناب از مصرف غذاهای حاوی رنگ ارغوانی و قرمز
 پس از 9 شب چیزی مصرف نشود.
روز عمل
 مصرف 8 لیوان آب 2 ساعت قبل از عمل
 از 1 ساعت قبل از عمل چیزی ننوشند.
 داروهای معمول را همراه داشته باشند.
 داروهای ضروری 2 ساعت بعد از عمل صرف شود.
 لوسیون پوستی بر پوست شکم استفاده نشود.

مزایای پزشکی
در روش سنتی یک لوله 21 فوتی به سختی زیاد داخل مجرای گوارشی می شود، اما این روش جهت پیدا کردن خونریزی های گوارشی داخل سیستم شده و مانند یک تکه از غذا با همان روند نرمال حرکت می کند. با یک بار بلع به صورت اتوماتیک- تنها با 8- 6 ساعت غذا نخوردن و فقط نوشیدن مایعات شفاف که روی دید دوربین اثر نگذارد.http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_nasr4.jpg
البته یک یا دو مشکل در پیدا کردن آدرس تصویر گرفته شده موجود است. برای مثال راهی وجود ندارد که محل عکس برداری مشخص شود. اما مدل M2Aplus، یک نرم افزار دارد که یک گزارش گرافیکی از دستگاه گوارشی بیمار می دهد، با جایگزاری اطلاعات، پزشک با اطمینان بیشتر قادر به تعیین محل مشکل است.
خطرات کپسول اندوسکوپی
این کپسول ها از مواد پوشش دار مطابق با مقاومت بدن تشکیل شده که نسبت به مایعات هاضم بدن مقاوم هستند. بیماران درد یا ناراحتی ندارند اما در موارد نادری احتباس کپسول ها درروده کوچک به دلیل انسداد یا باریک شدن آن رخ می دهد. این امر بیشتر ممکن است در بیمارانی که سابقه جراحی گوارشی یا انسداد روده دارند رخ دهد. بیمارانی که وسایل الکتریکی مانند ضربان ساز قلبی دارند حین اندوسکوپی باید مانیتور شوند. بیماران تا زمان دفع کپسول اجازه انجام MRI ندارند. بیمار 8 ساعت پس از بلع می تواند وسیله ثبت را از خود جدا کند، کپسول طی 2 الی 3 روز پس از بلع از طریق حرکات طبیعی روده دفع می شود. ضایعات باقیمانده پس از دفع کپسول هیچ گونه اثر سوء زیست محیطی به جای
نمی گذارند.
http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_nasr5.jpg
از آنجا كه علم پزشکی به دنبال روش هایی است که تا حد امکان حالت تهاجمی نسبت به بدن از بین برود، این روش برای بیماران زیر سن 18 سال و سالمندان روش بسیار مناسبی است.
با توجه به كوچك بودن كپسول و بالا بودن دقت تصاویر امید است كه به زودی از این روش برای بررسی بیماری های سایر قسمت های دستگاه گوارش استفاده شود.
منابع
1- Video capsule endoscopy: update to guidelines(MAY 2006), J.F>Rey, SLadas, A.Alhassani, K.Kuznetsov, And the ESGE Guidelines Committee
2- A Low Power Digital IC Design Inside the Wireless Endoscopy Capsule, Xiang Xie,Guolin li,Xinkai Chen, LuLiu,Chun Zhang and ZhiHua Wang
Department of Electronic Engineering, Tsinghua University,Beijing,P.R.China,100084
3- Capsule Endoscopy,California Pacific Medical Center

شکل 1. چگونگی عمل کرد کپسول و طریقه اتصال آن به بدن و انتقال سیگنال ها به دستگاه گیرنده
شکل 2. کلیه تجهیزات لازم جهت انجام اندوسکوپی
شکل 3. نمای کلی از یک کپسول اندوسکوپی به همراه اجزای داخلی آن
شکل 4. بلوک دیاگرام اجزای داخلی کپسول شامل حافظه، منبع توان، واحد کنترل، آنتن، منبع نور و …
شکل5. بلوك دیاگرام ساعت داخلی كپسول كه عملیات زمان بندی دریافت و ارسال سیگنال را انجام
می دهد.

[bme]

طرز کار با مانیتورهای پزشکی

http://www.spacelabshealthcare.com/patient-monitoring-connectivity/images/patient-monitoring-connectivity.jpg

مانیتور

مشخصات ظاهری :
نمای جلو و کنار دستگاه شامل کانکتورهای کنار دستگاه، کلیدهای کنترل کننده عملیاتی ، صفحه نمایش ، نشانگرها ، نمای پشت دستگاه می باشد.

کانکتور های کنار دستگاه :
تمامی کانکتورهانسبت به استفاده همزمان با Defibrillator محافظت شده اند .

کلید های کنترل کننده عملیاتی :
ALARM SILENCE :
با فشردن این کلید می توان صدای الارم را به طور موقت به مدت 2 دقیقه قطع کرد.
FREEZE :
از این کلید جهت ثابت کردن سیگنال های روی صفحه استفاده می گردد . با فشار مجدد ان ، ترسیم سیگنال ها ادامه خواهد یافت .
HOME MENU :
با این کلید می توان همواره به منو یا صفحه قبل بازگشت.
POWER :
از این کلید جهت روشن یا خاموش کردن سیستم استفاده می گردد .
@: با این کلید می توان روشنایی تصویر را کم و زیاد نمود .
علاوه بر این کلیدها ، 5 کلید فشاری در قسمت پایین صفحه نمایش برای استفاده از امکانات و عملکردهای سیستم قرار دارند.
صفحه نمایش :
در این صفحه شکل موج ها ، حالت ها و مقادیر انتخاب شده ، پیغام های خطا ، مقادیر تنظیم محدوده های الارم دستگاه ، تاریخ ، ساعت و صفحه TREND وصفحه SET UP قابل رویت می باشد .
نمای پشت دستگاه :
در پشت دستگاه چند کانکتور و یک فیوز تعبیه شده است .
جهت اتصال ولتاژ مستقیم به سیستم یا از برق 12 ولت اتومبیل و یا از برق منبع تغذیه ی ایزوله استفاده شود.
راهنمای مختصر برای کار با دستگاه :
1. پرابهای مربوط به پارامترهای مختلف علائم حیاتی را در کانکتورهای مربوطه محکم نمایید .
2. الکترودها و پرابهای دستگاه را به بیمار وصل نمایید .
3. دستگاه را روشن نموده و منتظر نمایش صفحه اصلی بعد از انجام تست داخلی که توسط خود دستگاه انجام می گیرد ، باشید .
4. محدوده های الارم را چک نمایید و در صورت نیاز انها را تنظیم نمایید .
5. در صورت نیاز می توانید روشنایی نور دستگاه را با استفاده از کلیدهایی که برای این منظور در نظر گرفته شده اند ، تنظیم نمایید .
6. در صورت استفاده از امکانات شبکه سانترال ، کابل شبکه را به کانکتور مربوطه متصل نمایید
خصوصیات دستگاه :
فیزیکی /مکانیکی :
دستگاه مراقبت بیمار موجود در بیمارستان مدل S630 دیده شده است . این دستگاه پرتابل قابل حمل با وزن کم وبه ابعاد کوچک ( CM 17 *21* 26 ) که دارای قابلیت اندازه گیری پارامترهای مختلف حیاتی بیمار می باشد . بدون قطع ارتباط بین دستگاه و بیمار ، دستگاه با قابلیت استفاده از باطری داخلی می تواند در حین انتقال بیمار ، علائم حیاتی او را نشان دهد .
مشخصات الکتریکی :
دستگاه توسط برق متناوب با دامنه های متغیر بین 200تا 240 V وبسامد 50 HZ ، همچنین با برق مستقیم با دامنه های متغیر بین 12 تا 14 V و جریان 1.5 mp قابل تغذیه است . علاوه بر این می توان از باطری قابل شارژ داخلی سیستم نیز استفاده نمود . زمان شارژ باطری تا 90% حدودا 16 ساعت است . دستگاه با باطری کاملا شارژ شده بسته به نوع مدل دستگاه بین 2 تا 4 ساعت کار خواهد کرد .
مشخصات باطری :
شارژ باطری با اتصال دستگاه به برق شهر به طور اتوماتیک انجام می پذیرد . در اینصورت روشن یا خاموش بودن دستگاه در روند شارژ باطری تاثیری ندارد . از طریق ورودی برق مستقیم باطری شارژ نخواهد شد . وضعیت شارژ باطری در هنگام شارژ توسط نشانگر مربوطه مشخص می شود . درصورت استفاده از باطری ، نشانگر نوری مربوطه کلا خاموش بوده و میزان شارژ باقی مانده در هر لحظه روی صفحه نمایش با شکل گرافیکی مشخص می شود . فیوز تعبیه شده در پشت دستگاه جهت محافظت باطری هنگام شارژ ویا استفاده از ان می باشد . در صورتیکه فیوز معیوب شده باشد ، هنگام اتصال به برق ، نشانگر وضعیت شارژ همواره به رنگ سبز روشن خواهد بود و همچنین سیستم در مورد کار با باطری داخلی با مشکل مواجه خواهد شد.
ارتباط با سانترال :
ارتباط با شبکه سانترال از طریق کانکتور 8UTP پشت دستگاه صورت می گیرد .
تجهیزات همراه :
بسته به مدل دستگاه ، برخی از تجهیزات زیر همراه دستگاه خواهد بود :
1. کابل برق
2 0 کابل ECG
3 0کاف و شلنگ NIBP
4. پراب SPO2
5. پراب TEMP
6. فیوز 2 یا 3 امپر و گیره ی نگهدارنده کابل
صفحه نمایش :
صفحه های نمایش دستگاه می تواند به یکی از شکل های زیر نمایش داده شود :
مدل ERT ، توانایی اندازه گیری و نمایش پارامتر های زیر را دارد :
1. ECG
2. RESP
3. TEMP
مدل ESN ، توانایی اندازه گیری و نمایش پارامترهای زیر را دارد :
1. ECG
2. SPO2
3. NIBP
مدل EST ،توانایی نمایش واندازه گیری پارامترهای زیر را دارد :SPO 2وTEMP
مدل ENTR ، توانایی نمایش و اندازه گیری پارامتر های زیر را دارد : ECG وNIBP وTEMP وRESP
ناحیه عددی
در قسمت راست صفحه ، پنجره هایی وجود دارد که پارامترهای عددی RR,TEMP, NIBP, HR, SPO2 در انها نمایش داده میشوند . برخی پارامترهای قابل تنظیم تنظیم بزای ماژولها نیز در پنجره های مربوط به ان نمایش داده میشوند .در ضمن در بالای صفحه ،ساعت ،شمارهی BED ،همچنین در صورت کار کردن دستگاه با باطری مقدار شارژ باقی مانده از باطری به صورت گرافیکی قابل مشاهده است .
ناحیه ی گرافیکی
در قسمت سمت چپ صفحه ، از بالا تا پایین 3 ناحیه ی گرافیکی جهت نمایش سیگنال ها در نظر گرفته شده است .ناحیه ی اول ودوم اختصاص به ECG دارد که ناحیه ی دوم دنباله ی ناحیه ی اول محسوب می گردد . ناحیه ی سوم بسته به مدل دستگاه ، نمایش سیگنال PLETH و یا RESP را به عهده خواهد داشت .
ناحیه نمایش پیغامهای خطا
در ناحیه های گرافیکی در قسمت پایین نمایش هر سیگنال قسمتی جهت نمایش پیغامها در نظر گرفته شده است . در این قسمتها پیغامهای خطای مربوط به ماژولهای مختلف قابل مشاهده است.
آلارم ها و محدوده ها
اطلاعات عمومی
هنگامی که شرایط ویژه اتفاق می افتد و لازم است به کاربر اطلاع داده شود S630 با استفاده از علامت های صوتی وتصویری ظهور شرایط الارم را اعلام می کند . در هنگام وقوع الارم ، ادامه مانیتورینگ بیمار از طریق S630 امکان پذیر است و الارم ها تنها برای اطلاع کاربر از وضعیت بیمار یا شرایط مانیتورینگ میباشد .الارم صوتی موقع خروج از محدوده های تعیین شده برای هر پارامتر عددی و همچنین بروز خطا ها فعال می شود . موقع فعال شدن الارم صوتی ، صدا با دو فرکانس مختلف ، فرکانس اول 1200 هرتز ، فرکانس دوم 850 هرتز و زمان سکوت (5. ثانیه ) ایجاد می شود . الارم های تصویری همزمان با الارم های صوتی فعال می شوند و برای پارامتری که از محدوده خارج شده است ،مقدارعددی ان بصورت چشمک زن مشخص می گردد . چشمک زدن در زمان الارم ، ثانیه ای یکبار اتفاق می افتد و برای مشخص شدن نوع خطا نیز پیغامی بر روی صفحه نمایش ظاهر می شود .
تنظیم محدوده های الارم :
با فشردن کلید الارم در منوی اصلی ، صفحه الارم مربوطه ، همچنین کلیدهایی که به جهت تغییر و تنظیم محدوده های الارم و فعال یا غیرفعال نمودن الارم در نظر گرفته شده اند ، مشاهده می شوند . در این منو بصورت پیش فرض ابتدا حد بالای الارم جهت تغییر انتخاب شده است . این امادگی تغییرات بصورت تغییر رنگ پس زمینه ی محدوده ی الارم مورد انتخاب قابل مشاهده می باشند .
کلیدهای کاربردی :
کلیدهای کاربردی که درجهت تنظیم محدوده ها و روشن یا خاموش کردن الارم ها در منوی الارم مورد استفاده قرار می گیرند به شرح زیر می باشند :
SELECT :
با فشردن این کلید میتوان هر یک از متغیرهای محدوده ی بالا و پائین الارم مربوط به پارامترهای عددی را جهت تغییر و تنظیم انتخاب نمود . این امادگی بصورت تغییر رنگ پس زمینه ی پارامتر عددی قابل مشاهده می باشد .
ON/OFF :
با این کلید می توان دستگاه را نسبت به الارم پارامترهای موجود فعال یا غیرفعال نمود .
INC :
با این کلید می توان محدوده ی عددی الارم انتخاب شده را زیاد کرد .
DEC :
با این کلید می توان مقدار محدوده ی عددی الارم انتخاب شده را کم کرد .
SAVE :
با این کلید می توان تغییراتی را که در صفحه ی الارم ایجاد شده ذخیره و اعمال کرد .
HOME/MENU :
جهت خارج شدن از صفحه الارم و برگشت به منوی اصلی مورد استفاده قرار می گیرد .
مانیتورینگ و کابل ECG :
کابل ECG ولیدهای متصل به ان بوسیله ی کانکتور قفلی که جهت اتصال محکم کابل ECG به مانیتور انتخاب شده است ، به مانیتور وصل می گردد .
1. کابل ECG را به کانکتور مربوطه در کنار دستگاه متصل نمایید .
2. CHEST LEAD ها را در محل مناسب روی سینهی بیمار قرار دهید.
3. الکترودها را به CHEST LEAD ها متصل نمایید .
4 . با استفاده از کلیدهای مناسب ، لید موردنظر خود را انتخاب نمایید که بهترین دامنه را در صفحه نمایش مشاهده کنید
5. فیلتر ECG را در حالتی قرار دهید که مورد نظرتان است . توجه داشته باشید که اگر در محیطی به شدت نویزی از دستگاه استفاده می نمائید از فیلتر MONITOR استفاده کنید .
6. با استفاده از منوی SET UP ، بزرگسال یا نوزاد بودن بیمار را مشخص کنید .
دستگاه قادر به تشخیص و حذف پالس PACE MAKER می باشد .در صورت فعال بودن PACED ECG ، سیگنال ناشی از PACE MAKER تشخیص داده شده و انها در شمارش نبض دخالت داده نمی شوند. سیگنال های PACE تشخیص داده شده توسط خطهای عمودی به ارتفاع یک سانتیمتر روی سیگنال ECG قابل رویت خواهند بود .
پنجره ی عددی :
در پنجره ی عددی که جهت HR در نظر گرفته شده است ، اطلاعات زیر وجود دارد :
1. عدد HR
2. شماره ی LEAD
3. عدد SIZE
4 . محدوده های بالا و پائین الارم و ALARMON/OFF
5. نوع FILTER
6 . نشانگر ضربان
فیلتر ECG :
فیلترهای دستگاه ، طبق جدول زیر قابل تنظیم است :
تنظیم فیلتر ECG را می توان از طریق منوی SET UP انجام داد.
میانگین گیری HR :
همواره فاصله زمانی بین هر QRS تا QRS قبلی وارد جدول میانگیری شده و HR از میانگین 4، 8 ویا 16 ثانیه گذشته QRS ها محاسبه می گردد . تنظیم زمان میانگیری در منوی SET UP ،با عنوان HR Average امکان پذیر است.
وضعیت پاسخ Spo2:
این امکان وجود دارد که اندازه گیری و نمایش Spo2 در سه حالت زیر در منوی Set up تنظیم گردد .
: NORMALبرای اکثر اوقات این وضعیت توصیه می شود.
:FASTدر حالتی که بیمار بیهوش است می تواند مورد استفاده قرار گیرد . در این وضعیت نمایش SPO2 به حرکت بیمار حساس خواهد بود ، ولی در عوض تغییرات SPO2 سریعتر قابل مشاهده می باشد .
SLOW :حساسیت نمایش SPO2 به حرکت بیمار در حداقل مقدار خود قرار دارد . در این وضعیت باید توجه داشت که ممکن است تغییرات SPO2 بیمار به کندی نمایش داده شود .
مانیتورینگ NIBP
دستگاه S630 با استفاده از تکنیک نوسان سنجی فشار غیرتهاجمی ،فشار خون را اندازه گیری می کند . پمپ داخت دستگاه کاف را تا فشار تقریبی mm Hg180 یا تا زمانی که بطور موثری جریان خون مسدود شود باد می کند .سپس تحت کنترل مانیتور فشار داخل cuff به تدریج کاهش پیدا می کند ،در این هنگام یک سنسور فشار ،فشار هوا را تشخیص و یک سیگنال به مدار NIBP ارسال می کند . همین طور که به تدریج فشار cuff کاهش داده می شود ،خون در شریانی که قبلا مسدود شده بود جریان پیدا می کند و مقدار اندازه گیری شده ی فشار توسط سنسور تغییر میکند .
کلیدهای کاربردی :
کلیدهایی که در منوی NIBP قرار دارند به شرح زیر می باشد
STOP . 1: جهت قطع کردن ادامه ی کار اندازه گیری NIBP
START. 2: جهت شروع اندازه گیری NIBP
MODE. 3: جهت انتخاب یکی از حالت های Auto یا Manual
List . 4 :جهت دیدن فهرست اندازه کیریها ، که دارای دو منوی زیر است :
NEXT. 5 : جهت دیدن پنجره ی فهرست بعدی
BACK. 6 : جهت دیدن پنجره ی فهرست قبلی مانیتورینگ TEMP
اندازه گیری دمای بدن بیمار با تحلیل سیگنالی که از پراب مربوطه دریافت می گردد انجام میگیرد .این سیگنال ناشی از تغییرات مقدار مقاومت قطعه ای است که مقاومت ان بسته به دما میباشد .این قطعات ترمیستور نامیده میشوند . سیگنال ارسال شده از پراب توسط مدار داخلی دستگاه دریافت و پس تحلیل و پردازش جهت اندازه گیری و درج مقدار دمای بیمار مورد استفاده قرار می گیرد .مانیتورینگ RESPIRATION تنفس بیمار بوسیله ی دو الکترود از سه الکترودهای کابلECG قابل تشخیص می باشد .یک سیگنال تحریک خیلی کوچک در اثر تغییرات امپدانس بافت های قفسه ی سینه به دلیل تنفس الکترود ها اعمال می شود که جهت نمایش سیگنال و اندازه گیری تعداد تنفس در دقیقه مورد استفاده قرار میگیرد .اطلاعات تنفسی بصورت یک شکل موج در قسمت گرافیکی ترسیم می گردد . تعداد تنفس در یک دقیقه در پنجره ی عددی نمایش داده شده و در اطلاعات ترند ذخیره میگردد .
کلیدهای کاربردی
RESP SIZE :با این کلید میتوان حساسیت دامنه سیگنال Resp را از بین مقادیر1.4 و 1.2 و 1 و 2 و 4 انتخاب کرد ، SIZE انتخاب شده در قسمت نمایش سیگنال RESP نمایش داده می شود .
RESP SIZE : با این کلید می توان سرعت جاروب سیگنال RESP را روی مقادیر ,12.5 ,6 mm/s 25 را تنظیم کرد .
نگهداری و رفع اشکال
پیغام های خطای سیستمی :
یک پیغام خطا موقعی اتفاق می افتد که یک یا تمام قسمت های دستگاه بطور درست عمل نکند و این پیغام خطا تا زمانی کهعامل ان از بین نرود، مشاهده میشود . اگر دستگاه نتواند هر کدام از وظایف خود را بطور صحیح انجام دهد و یا بخشی از سخت افزار بطور صحیح کار نکند یک پیغام خطا مشاهده خواهد شد .
سرویس:
مانیتور S630 احتیاجی به سرویس مرتب بجز تمیزکردن ، نگه داری باطری و انچه که به مراکز درمانی توصیه شده است را ندارد . دستورات سرویس بطور کامل در Service Manual امده است .
تمیز کردن :
بر روی دستگاه Auto Clave انجام ندهید و انرا با اکسید اتیلن و سایر شوینده های ساینده استریل ننمایند . دستگاه را در مایعات غوطه ور نسازید . برای استریل کردن ان می توانید از محلول فرمالین ، قرص فرمالین و یا از لامپ uv استفاده کنید.
نگهداری باطری :
اگر به مدت طولانی نمی خواهید از دستگاه استفاده کنید ، فیوزی که در پشت دستگاه تعبیه شده را خارج کنید .اگر به مدت طولانی از دستگاه استفاده نکرده اید ، جهت استفاده ی مجدد ، باید دستگاه به مدت حداقل 16 ساعت جهت شارژ کامل به برق AC متصل باشد.

منبع: سی دی بانک اطلاعاتی تجهیزات پزشکی و بیمارستانی

[bme]

سونوگرافی(Ultrasound) چیست؟

ریشه لغوی
كلمه سونوگرافی از لفظ لاتین sound به معنی صوت و نیز graphic به معنی شكل و ترسیم گرفته شده و ultrasound از ultra به معنی ماورا و نیز sound به معنی صوت یا صدا گرفته شده است.

تاریخچه
در سال 1876 میلادی ، فرانسیس گالتون برای اولین بار پی بوجود امواج فراصوت برد. در زمان جنگ جهانی اول كشور انگلستان برای كمك به جلوگیری از غرق شدن غم ‌انگیز كشتی‌هایش توسط زیردریاییهای كشور آلمان در اقیانوس آتلانتیك شمالی دستگاه كشف كننده زیردریایی‌ها به كمك امواج صوتی به نام Sonar ابداع كرد. این دستگاه امواج فراصوت تولید می‌كرد كه در پید اكردن مسیر كشتیها استفاده می‌شد. این تكنیك در زمان جنگ جهانی دوم تكمیل گردید و بعدها بطور گسترده‌ای در صنعت این كشور برای آشكار سازی شكافها در فلزات و سایر موارد مورد استفاده قرار می‌گرفت. از كاربرد بخصوصی كه انعكاس صوت در جنگ و صنعت داشت Sonar به علم پزشكی وارد شد و تبدیل به یك وسیله تشخیصی بزرگ در علم پزشكی گردید.
http://www.washington.edu/newsroom/news/images/ultrasound/hifu.vein.jpg

سیر تحولی در رشد
نخستین دستگاه تولید كننده امواج فراصوت در پزشكی ، در سال 1937 میلادی توسط دوسیك اختراع شد و روی مغز انسان امتحان شد. اگر چه اولتراسوند در ابتدا فقط برای مشخص كردن خط وسط مغز بود، اكنون بصورت یك 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 پزشكی بوجود آورده است.

تعریف امواج اولتراسوند (فراصوت)
امواج فراصوت به شكلی از انرژی از امواج مكانیكی گفته می‌شود كه فركانس آنها بالاتر از حد شنوایی انسان باشد. گوش انسان قادر است امواج بین 20 هرتز تا 20000 هرتز را بشنود. هر موج (شنوایی یا فراصوت) یك آشفتگی مكانیكی در یك محیط گاز ، مایع و یا جامد است كه به بیرون از چشمه صوتی و با سرعتی یكنواخت و معین حركت می‌كند. در حركت یا گسیل موج مكانیكی ، ماده منتقل نمی‌شود. اگر ارتعاش ذرات در جهت عمود بر انتشار صوت باشد، موج عرضی است كه بیشتر در جامدات رخ می‌دهد و در صورتی كه ارتعاش در راستای انتشار امواج باشد، موج طولی است. انتشار در بافتهای بدن به صورت امواج طولی است. از این رو در پزشكی با اینگونه امواج سر و كار داریم.

روشهای تولید امواج فراصوت

روش پیزو الكتریسیته
تاثیر متقابل فشار مكانیكی و نیروی الكتریكی را در یك محیط اثر پیزو الكتریسیته می‌گویند. بطور مثال بلورهایی وجود دارند كه در اثر فشار مكانیكی ، نیروی الكتریكی تولید می‌كنند و برعكس ایجاد اختلاف پتانسیل در دو سوی همین بلور و در همین راستا باعث فشردگی و انبساط آنها می‌شود كه ادامه دادن به این فشردگی و انبساط باعث نوسان و تولید امواج می‌شود. مواد (بلورهای) دارای این ویژگی را مواد پیزو الكتریك می‌گویند. اثر پیزو الكتریسیته فقط در بلورهایی كه دارای تقارن مركزی نیستند، وجود دارد. بلور كوارتز از این دسته مواد است و اولین ماده‌ای بود كه برای ایجاد امواج فراصوت از آن استفاده می‌شد كه اكنون هم استفاده می‌شود.
اگر چه مواد متبلور طبیعی كه دارای خاصیت پیزو الكتریسیته باشند، فراوان هستند. ولی در كاربرد امواج فراصوت در پزشكی از كریستالهایی استفاده می‌شود كه سرامیكی بوده و بطور مصنوعی تهیه می‌شوند. از نمونه این نوع كریستالها ، مخلوطی از زیركونیت و تیتانیت سرب (Lead zirconat & Lead titanat) است كه به شدت دارای خاصیت پیزوالكتریسیته می‌باشند. به این مواد كه واسطه‌ای برای تبدیل انرژی الكتریكی به انرژی مكانیكی و بالعكس هستند، مبدل یا تراسدیوسر (transuscer) می‌گویند. یك ترانسدیوسر اولتراسونیك بكار می‌رود كه علامت الكتریكی را به انرژی فراصوت تبدیل كند كه به داخل بافت بدن نفوذ و انرژی فراصوت انعكاس یافته را به علامت الكتریكی تبدیل كند.

روش مگنتو استریكسیون
این خاصیت در مواد فرومغناطیس (مواد دارای دو قطبی‌های مغناطیسی كوچك 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 فركانس (شمارش زنشهای كامل موج در یك ثانیه) جریان متناوب به نوسان در می‌آیند و می‌توانند امواج فراصوت تولید كنند. این مواد در پزشكی كاربرد ندارند و شدت امواج تولید شده به این روش كم است و بیشتر كاربرد آزمایشگاهی دارد.

كاربرد امواج فراصوت
1. كاربرد تشخیصی (سونوگرافی)
2. بیماریهای زنان و زایمان (Gynocology) مانند بررسی قلب جنین ، اندازه ‌گیری قطر سر (سن جنین) ، بررسی جایگاه اتصال جفت و محل ناف ، تومورهای پستان.
3. بیماریهای مغز و اعصاب (Neurology) مانند بررسی تومور مغزی ، خونریزی مغزی به صورت اكوگرام مغزی یا اكوانسفالوگرافی.
4. بیماریهای چشم (ophthalmalogy) مانند تشخیص اجسام خارجی در درون چشم ، تومور عصبی ، خونریزی شبكیه ، اندازه ‌گیری قطر چشم ، فاصله عدسی از شبكیه.
5. بیماریهای كبدی (Hepatic) مانند بررسی كیست و آبسه‌ كبدی.
6. بیماری‌های قلبی (cardology) مانند بررسی اكوكار دیوگرافی.
7. دندانپزشكی مانند اندازه‌گیری ضخامت بافت نرم در حفره‌های دهانی.
8. این امواج به علت اینكه مانند تشعشعات یونیزان عمل نمی‌كنند. بنابراین برای زنان و كودكان بی‌خطر می‌باشند.
9. كاربرد درمانی (سونوتراپی)
10. كاربرد 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 می‌كند. قابلیت كشسانی كلاژن (پروتئینی ارتجاعی) را افزایش می‌دهد. كشش در scars (اسكار=جوشگاههای زخم) افزایش می‌دهد و باعث بهبود آنها می‌شود. اگر اسكار به بافتهای زیرین خود چسبیده باشد، باعث آزاد شدن آنها می‌شود. گرمای حاصل از امواج فراصوت با گرمای حاصل از گرمایش متفاوت است.

میكروماساژ مكانیكی
به هنگام فشردگی و انبساط محیط ، امواج طولی فراصوتی روی بافت اثر می‌گذارند و باعث جابجایی آب میان بافتی و در نتیجه باعث كاهش ورم (تجمع آب میان بافتی در اثر ضربه به یك 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 كاهش خطر چسبندگی بافتها بهم بكار می‌رود.
درمان ورم كهنه یا مزمن :فراصوت چسبندگیهایی كه میان ساختمانهای مجاور ممكن است ایجاد شود را می‌شكند.

خطرات اولتراسوند
سوختگی
اگر امواج پیوسته و در یك مكان بدون چرخش بكار روند، در بافت باعث سوختگی می‌شود و باید امواج حركت داده شوند.
پارگی كروموزومی
استفاده دراز مدت از امواج اولتراسوند با شدت خیلی بالا پارگی در رشته دی ان ای (DNA) را نشان می‌دهد.
ایجاد حفره یا كاویتاسیون
یكی از عوامل كاهش انرژی امواج اولتراسوند هنگام گذشتن از بافتهای بدن ایجاد حفره یا كاویتاسیون 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 بیولوژیكی ایجاد كند (پارگی در دیواره سلولها و از هم گسستن مولكولهای بزرگ).
http://www.pregnancycheck.com/img/pregnancy-ultrasound-37-weeks.jpg
به نقل از :http://bionuclear.mihanblog.com

[university]

در رشته بیومکانیک گرایش ارشد برای کسانی که لیسانس مکانیک دارند برای دروسی مثل مبانی بیومکانیک 1و2 چه کتابهایی مطالعه می شوند؟

[Vahid65]

سيگنالهاي مغناطيسي از قلب و مغز- مگنتوكارديوگرام

مگنتوكارديوگرام(نوار مغناطيسي قلب) و مگنتوانسفالوگرام (نوار مغناطيسي مغز)

يك جريان بار الكتريكي ميدان مغناطيسي توليد ميكند، و هنگام غيرقطبي شدن و دوباره قطبي شدن در قلب نيز ميدان مغناطيسي ايجاد ميشود. مگنتوكارديوگرافي اين ميدانهاي بسيار ضعيف اطراف قلب ر ااندازه ميگيرد. ثبت ميدان مغناطيسي قلب مگنتوكارديوگرام (MCG) نام دارد.

ميدان مغناطيسي اطراف قلب تقريباً 11-10*5 تسلا (T) يا يك ميليونيم ميدان مغناطيسي زمين است (يكاي cgs براي ميدان مغناطيسي گوس است؛ gauss 104=T1). براي اندازه گيري ميدانهايي با اين وسعت بايد از آشكارسازهاي بسيار حساس به ميدان مغناطيسي (مگنتومتر) و اتاقهايي استفاده شود كه از نظر مغناطيسي حفاظت شده باشد. يكي از انواع آشكارسازها كه SQUID نام دارد (ابزار تداخلي كوانتومي ابر رسانا)، تقريباً در k5 عمل ميكند و ميتواند ميدانهاي مغناطيسي ثابت (dc) و يك ميداني متناوب به كوچكيT 14-10 را مشخص كند. SQUID به اندازهاي حساس است كه اگر كسي از 400 متري يك آهن رباي نعلي شكل عبور كند، تغيير حاصل در ميدان مغناطيسي را مشخص ميكند.
شكل (1) آرايش معمول براي گرفتن يك MCG را نشان ميدهد. پروب آشكارساز مغناطيسي در دماي كم در يك دوار تقريباً با بدن بيمار در تماس است و با حركت دادن دوار نقاط مختلف قفسه سينه را اندازه گيري ميكند. برونده آشكارساز مغناطيسي محلي خارج از اتاق حفاظت شده ثبت ميشود. زمان به دست آوردن هر MCG كمتر از يك دقيقه است.


با MCG بدون استفاده از الكترودهاي مماس بر بدن اطلاعاتي در مورد قلب به دست ميآيد. از آنجا كه ECG و MCG از حركت بار الكتريكي يكساني منتج ميشود، طرحهاي مشابهي دارد و ميتوان آنها را با يكديگر مقايسه كرد. در شكل (2)، MCG و ECG مشاهده ميشود كه از نقاط گوناگون روي قفسه سينه يك فرد گرفته شده است. با بررسي موارد MCGها مشخص ميشود. در ميدان مغناطيسي بين محل H5 و H7 تفاوت چشمگيري وجود دارد كه حاصل اختلاف حركت جريان الكتريكي در قلب است.
با MCG داده هايي در اختيارمان قرار ميگيرد كه از ECG به دست نميآيد، زيرا MCG ميدانهاي مغناطيسي حاصل از جريانهاي مستقيم را كه در ماهيچه آسيبديده و بافت عصبي به وجود ميآيد، اندازه ميگيرد. اگر پيش از حمله قلبي آسيبي در قلب ايجاد شود، با استفاده از اين دادهها ميتوان آن را تشخيص داد. براي تعيين سودمندي MCG پژوهشهاي بيشتري لازم است.
از مگنتومتر SQID براي ثبت ميدان مغناطيسي اطراف مغز نيز استفاده ميشود. ثبت اين ميدان مگنتوانسفالوگرام (MEG) نام دارد. ميدان مغناطيسي مغز هنگام ريتم آلفا تقريباً T 13-10*1 است كه يك بيليونيم ميدان مغناطيسي زمين است. MEG نيز مانند MCG ميدانهاي حاصل از جريانهاي مستقيم را اندازه گيري ميكند.
به دست آوردن چنين اطلاعاتي با EEG اصولاً غيرممكن است. در شكل، مواردي از MEG و EEGهاي طبيعي و غيرطبيعي را ميبينيد كه همزمان ثبت شده است. توجه به اين نكته ضروري است كه MEG و EEG با يكديگر متفاوت اند. بررسي هاي بيشتري لازم است تا سودمندي باليني MEG ثابت شود.
شكل EEGها و MEGهايي كه همزمان ثبت شده اند. (a) ريتم آلفاي حاصل از مغز يك فرد طبيعي در MEG و EEG مشخص است. در مرحله اول (سر دور) مگنتومتر از سر دور شده است. براي گرفتن MEG مگنتومتر در O1 شكل ؟؟ قرار ميگيرد. الكترود EEG را نيز در همان محل قرار ميدهند (b) تغييرات گسترده مغز يك بيمار صرعي كه در اثر تهويه شديد (هيپرونتلاسيون) ايجاد شده است.
مگنتومتر را در نزديك گيجگاه راست جاي ميدهند. سه الكترود EEG را در (a) گيجگاه راست (b) بالاي گوش راست و (c) پشت سر قرار ميدهند. يكي از تفاوتهاي MEG و EEG در آن است كه بخش بزرگي از امواج Hz 5 موجود در هر سه EEG در MEG وجود ندارد.
همه ميدانهاي مغناطيسي كه در بدن توليد ميشود، حاصل جريانهاي يوني نيست. بدن به آساني در معرض آلودگي با مواد مغناطيسي قرار ميگيرد. مثلاً كارگراني كه با پنبه نسوز كار ميكنند، هوايي را تنفس ميكنند كه داراي ذرات اكسيد آهن است. باري تخمين ميزان غبار پنبه نسوز تنفس شده، ميتوانيم از اندازه ميدان مغناطيسي حاصل از اكسيد آهن در ششهاي يك كارگر استفاده كنيم.
ميدانهاي مغناطيسي حاصل از قفسه سينه كارگراني كه با پنبه نسوز كار ميكنند، تقريباً يك هزارم ميدان مغناطيسي زمين است (T 8-10*5). در شكل ؟؟ اسكنهاي افرادي را ميبينيد كه به آلودگي مغناطيسي مبتلا هستند.



سيستم هاي ثبت سيگنالهاي بيو مغناطيس


بيومغناطيس اصطلاحي جا افتاده براي بررسي دستگاههاي بيولوژيك توسط اندازه گيري ميدانهاي مغناطيسي بسيار ضعيفي كه توليد ميكنند، است. تاكنون تمايل باليني اصلي به سمت مطالعه فعاليت الكتريكي مغز بوه است. بيومغناطيس را ميتوان به صورت مطالعه پديده هاي مغناطيسي در ارتباط با پديده هاي الكتريكي (اغلب ثبت فعاليتهاي الكتريكي قلب و مغز) تعريف كرد. دلايل چندي براي ميل زياد به استفاده از اين نوع اندازه گيريها در معاينات تشخيصي وجود دارد. اندازه گيريهاي مغناطيسي غيرتهاجمي است؛ بنابراين در مصارف باليني مورد توجه قرار دارد. اندازه گيريهاي مغناطيسي غالباً اطلاعاتي را به طور مكمل براي نوع مشابه الكتريكي خود به دست ميدهد

. اندازه گيري هاي مغناطيسي به دليل افزايش شناخت ما از پديده هاي الكتريكي مربوط با ارزش است. محتويات فركانس سيگنال مغناطيسي معمولاً در گستره فركانس پايين قرار دارد. در اين بخش از زنگ تحقيق به بررسي اساس سنسورهاي بيومغناطيسي پرداختهايم.
مطالعه فعاليت مغناطيسي مغز (ثبت فعاليت مغناطيسي مغز MEG) و ميدان مغناطيسي قلب (ثبت فعاليت مغناطيسي قلب MCG) امروزه از كاربردهاي اصلي مغناطيس در رشته پزشكي است. با توزيع ميدان مغناطيسي به دور مغز تعيين دقيق منشأ محل حمله هاي صرع ميسر شده است كه اين كار با استفاده از ميدان الكتريكي يعني ثبت فعاليتهاي الكتريكي مغز مشكل بود. ميدانهاي مغناطيسي توسط بافتهاي سر تضعيف يا مختل نميشود.«Cohen» اولين كسي بود كه ريتمهاي فوري مغز را در گستره فركانسي 8 تا Hz 12 ثبت كرد. در چند مقاله مروري پيشرفت بيومغناطيس مغز مورد بحث قرار گرفته است.
فعاليت مغناطيسي و الكتريكي قلب داراي شكل منحني هاي مشابه است. در خواندههاي مغناطيسي امواج P، QRS و T را ميتوان به آساني تشخيص داد. «Cohen»، «Chandler» اولين كساني بودند كه ميدان مغناطيسي قلب را با استفاده از يك مغناطيس سنج پيچه القايي نگاشتند. در ماهيچه قلب، كانونهاي به وجود آورنده آريتمي قلبي را ميتوان با استفاده از تحليل فعاليت مغناطيسي قلب بهتر مكانيابي كرد. «Nakaya»، «Mori» اخيراً بر ثبت فعاليت مغناطيسي قلب مروي كرده اند.
ثبت فعاليتهاي ريه به طور مغناطيسي
عملكرد ششها را ميتوان با استفاده از ميدان مغناطيسي كه از ذرات تنفس شده به وجود ميآيد، تحليل كرد. هنگامي كه كارگرهاي صنعتي و معدن مقادير زيادي از گرد و غبار را تنفس ميكنند، مقداري از گردوغبار تنفس شده در ريه ها باقي ميماند كه ميتوان آنها را توسط ميدانهاي خارجي، مغناطيسي كرد. «كوهن» از خواص مغناطيسي گرد و غبار تنفس شده براي برآرد محتويات گرد و غبار لايه ها استفاده كرده است. يك تكنيك اسكن مغناطيسي مشهور به ثبت فعاليتهاي ريه به طور مغناطيسي براي اين مسأله خاص به وجود آمده است.
كاليوماكي و همكارانش و استرونيك مقالاتي براي مرور اين زير رشته خاص بيومغناطيس نوشتهاند. بسياري از كارگرهاي صنعتي گردوغبار را تنفس ميكنند كه در برخي ممكن است اثرات منفي بلند مدت داشته باشد. ذرات آلودهاي كه تنفس شده و در ريه كارگران صنعتي باقي ميماند، داراي ذرات مغناطيسي است كه ميتوانند يك ميدان مغناطيسي به وجود آورده و به طور غيرتهاجمي با وسايل حساس امروزي اندازه گيري شود. از اطلاعات به دست آمده از اين نوع اندازه يريها ميتوان براي برآورد بار گرد و غبار كل ريهها استفاده كرد. يك جزء معمول در گردوغبار تنفسي سنگ آهن Fe3O4 است.
شكل (1) فرآيند مغناطيسي كردن و آشكارسازي ذرات مغناطيسي را در ريه ها نشان ميدهد. در حضور يك ميدان مغناطيسي با اندازه 10 تا mT 35، ذرات گردوغبار مغناطيسي شده و با ميدان مغناطيسي خارجي همراستا ميشود. سرعتي كه ذرات گردوغبار با ميدان هم راستا ميشود به اندازه ميدان بستگي دارد. معمولاً چند ثانيه (تا حداكثر 20) براي هم راستا كردن ذرات كافي است. نگاشت ميدان مغناطيسي با استفاده از يك مغناطيسسنج SQUID انجام ميشود.
اندازه گيري با پيچه القايي

http://i12.tinypic.com/2a6q9hi.jpg (http://i12.tinypic.com/2a6q9hi.jpg)


اگر پيچه القايي به كار رفته در دماي اتاق در معرض يك ميدان مغناطيسي متغير با زمان قرار گيرد، ولتاژ القا شده با مشتق زمان شار و تعداد دورهاي سيمپيچ متناسب است.
فرمول
eind ولتاژ القا شده، N تعداد دورها و (فرمول 2) مشتق شار نسبت به زمان است. اندازه گيريهايي كه بر مبناي پيچه القايي است تنها داراي مصارف محدودي در اندازه گيريهاي بيومغناطيسي است. حساسيت محدود است اما اگر از هسته اي با نفوذپذيري بالا استفاده شود، اين ميزان تا حدي بالا خواهد رفت. «باول» و «مك في» از پيچه مغناطيسي در مطالعات اوليه خود روي ميدان مغناطيسي قلب استفاده كردند. آنها از دو پيچه استفاده كردند كه هر يك داراي دو ميليون دور پيچيده شده به دور يك هسته ساخته شده از مواد مغناطيسي بود. خروجي ولتاژ در مرتبه 30 بود و پس از توقف نويز Hz 60 تقويت شد. شكل موجي كه اين محققان به دست آوردن مشابه ECG بود و MCG (ثبت فعاليتهاي مغناطيسي قلب) ناميده شد. ويكسو و همكارانش خوانده هايي را از يك آكسون منفرد بزرگ يك نوع ماهي (crayfish) ارائه كرده اند. هر دو از پيچه هاي القايي تك قطعهاي يا clip-on كه در اصل براي اندازه گيريهاي اسيلوسكوپي طراحي شدهاند، استفاده كرده اند. حساسيت با اين وسيله استفاده شده در دماي اتاق يك نويز جريان در ورودي 2/1 nA/Hz 15/0 است. اين تكنيك مغناطيسي عصبي، اندازه گيريهاي چندتايي را در امتداد عصب مهيا ميسازد.

سيستمهاي SQUID
«كوهن» و همكارانش مغناطيسسنج با تداخل كوانتوم در ابررسانا و همين طور محفظه محافظت شده را باي اندازه گيري زمان واقع قابل تكثير MCG معرفي كردهاند.
SQUID از اثر «Josephson» جهت اندازهگيري تغييرات بسيار كوچك شار مغناطيسي استفاده كرده است. در 1962، «Josephson» امكان تونل زدن الكترون بين دو منطقه ابررسانا جدا شده توسط يك مانع مقاوم (اتصال ضعيف) را مطرح كرد. اندازه جريان كه مشخصه اتصال ضعيف و كوچكتر ازيك مقدار بحراني نمونهاي است، ميتواند بدن ايجاد افت فشار در سد مقاومتي نفوذ كند.
المان حسكننده در SQUID، يك حلقه ابررساناست كه توسط تقاطعهاي «Josephson» قطع ميشود. به دليل طبع ابررسانايي آن، يك SQUID بايد در دمايي پايينتر از دماي گذرا، Tc كار كند. براي SQUID هاي ساخته شده از نيوبيوم (K3/9=Tc) اين به معناي دماي كاركرد Tc5/0 يا k7/4 است.
SQUIDها معمولاً درحالت d.c يا RF كار ميكنند. اختلاف بين اين دو به حالت يا طرزي كه تقاطع «Josephson» باياس ميشود، ارتباط دارد. RF به سيستمي اشاره دارد كه در آن تغييرات شار توسط يك مدار مخزني رزونانسي آشكار ميشود و به طور القايي با حلقه SQUID پيوست ميشود. در متغير d.c. حلقه SQUID شامل دو پيوند Josephson است و حلقه توسط يك جريان d.c. تغذيه ميشود. تغييرات شار را ميتوان به صورت افت ولتاژ در پيوندها آشكار كرد.
شكل (2) طرز ساخت سيستم SQUID را نشان ميدهد. پيچه آشكارساز تغييرات ميدانهاي مغناطيسي خارجي را حس كرده و آنها را به جريان الكتريكي تبديل ميكند. پيچه ورودي جريانها را به شار مغناطيسي تبديل ميكند. الكترونيك كنترل و سيستم گيرنده دادهها بخشي متداول در دستگاه هستند. تقويتگر SQUID و پيچه آشكارساز ابررسانا هستند و از هليوم مايع براي حفظ سيستم در حالت ابررسانا استفاده ميشود.
پيچه هاي آشكارساز SQUID را ميتوان به چند طريق مرتب كرد: شكل (3) چند مثال را نشان ميدهد. انتخاب ساختار به چند عامل بستگي دارد مانند حساسيت مطلوب، نوع منبع ميدان مغناطيسي مورد مطالعه و ارتباطات بين پيچه آشكارساز و پيچه SQUID. درجه تفكيك فضايي و حساسيت اغلب پارامترهاي مهمي است كه مستقل از يكديگر نيست. حساسيت افزايش يافته از طريق افزايش قطر پيچه به درجه تفكيك فضايي كاهش يافته منجر ميشود.
پيچههاي شيبسنج را ميتوان در SQUIDها براي ارتقاء سطح سيگنال- به نويز بهكار برد. از آنجايي كه شدت ميدان مغناطيسي دوقطبي به طور معكوس با مكعب فاصله بين پيچه و منبع ميدان متناسب است، راستا و اندازه ميدان در نقطهاي دور يكنواخت ميشود. اگر دو پيچه در ميدان با جهتهاي پيچش مخالف توسط يك فاصله جدا شده باشد، آنگاه ميتوان سيستمي كه از ميدانهاي يكنواخت سرپيچي ميكند، داشت.
اولين سيستمهاي SQUID براي كاربردهاي بيومغناطيسي سيستمهاي تككانالي بود. با چنين سيستمي، اندازه گيري در چند محل وقت گير و خسته كننده بود. سيستمهاي چندكانالي براي تسهيل كردن اندازه گيري در چند محل و بالا بردن قابليت اطمينان داده ها معرفي شد.
براي مثال، در اندازه گيريهاي قلب، نگاشت (mapping) كل عضو با چند كانال براي ميسر ساختن اندازه گيريهاي زمان واقع مفيد است.
SQUIDها مانند تبديل كننده هاي جريان به ولتاژ با ضريب بسيار بالا عمل ميكند. خواص نويز در حد عالي قرار دارد. خطي بودن بسيار بالا از خصوصيتهاي يك سيستم SQUID است. حساسيت ورودي ميتواند در مرتبه A/Hz 12-10 باشد. جزئيات تئوري و سيستمهاي مختلف براي اندازهگيريهاي بيومغناطيسي در متون ديگري آمده است.
يك MCG عددي با مؤلفههاي z,y,z آن كه از 60 فرد عادي گرفته شده در شكل (5) ديده ميشود. مؤلفه كل ميدان را نيز ميتوان به صورت بردار، فعاليتهاي قلبي برداري بيان كرد.
نويز مغناطيسي و حفاظت
مغناطيس سنجهاي SQUID وسايلي بسيار حساس و داراي حساسيت كافي براي اكثر اندازه گيريهاي بيومغناطيسي است. در هر حال تعدادي از ميدانهاي مغناطيسي خارجي ميتوانند يك اندازه گيري بيومغناطيسي را مختل كند. ميدان d.c. زمين نزديك به (فرمول 3) T 50 است كه حدوداً يك ميليون برابر بزرگتر از ميدان مغناطيسي توليد شده توسط قلب است. بزرگي اندازه سيگنالهاي مغز حدوداً دو مرتبه كوچكتر از سيگنالهاي قلبي است. نويز در ساختمانهاي آزمايشگاهي در اندازه 1 تا 2/1 nT/Hz 10 در Hz است. قسمتي از نويز را ميتوان توسط پيچههاي گراديانسنج در وسايل SQUID برطرف كرد.
معمولاً شيب سنجهاي 2 يا 3 مرتبه اي بدون كاهش در حساسيت به كار ميرود. اتاقهايي كه به طور مغناطيسي محافظت ميشود نيز ميتواند سطوح نويز زمينهاي را كاهش دهد.
ديوارها از «Mumentall» و آلومينيوم در چند لايه ساخته ميشود. در فركانسهاي پايين عامل حفاظتي، ميتواند به بالايي 104 برسد، اما اين عدد در فركانسهاي بالاتر به شدت كاهش مييابد. شكل (6) طرح يك نمونه اتاق حفاظت شده را نشان ميدهد.

شكل (1): مغناطيسي كردن و آشكارسازي گردوغبار مغناطيسي در ريهها
شكل (2) نمودار بلوكي يك مغناطيسسنج SQUID
شكل (3) انواع مختلف پيچه هاي گراديان سنج براي سيستمهاي SQUID: (a) مغناطيس سنج (b) گراديان سنج مشتق اول (c) گراديان سنج صفحهاي (d) گراديان سنج مشتق دوم (e) گراديان سنج نامتقارن مشتق اول و (f) گراديان سنج نامتقارن مشتق دوم
شكل (4) مولفه هاي xوy و z MCG عادي متوسط در طي كمپلكس QRS. دامنه دوقطبي معادل. m/?Am2 و القاي مغناطيسي مربوطه، B/pT، با mm 120 فاصله از مركز قلب در شكل آمده است.
شكل (5) تصاوير حلقه برداري MCG عادي متوسط در صفحات ساژيتال چپ (x,z) قدامي (y,z) و افقي (y,z)
شكل (6) ساختار يك اتاق حفاظت شده از نظر مغناطيسي



كاربردهاي درماني ميدانهاي مغناطيسي

اين تحريک ها شفا مي بخشند


درد، همواره در كمين ما نشسته است و با ورودش افكار، احساسات و زندگي ما را تحت تأثير قرار ميدهد. آنچه در تمامي انواع دردها به طور مشترك رخ ميدهد بدام افتادن پروتئينهاي خون است. تجمع پروتئينها باعث جذب مايع (التهاب) شده و باعث درد ميشود. بدين ترتيب بعضي از سلولها از تغذيه محروم ميشوند و اگر به وسيله سيستم لفاتيكي از بين نروند به سلولهاي سالم نيز آسيب ميرسانند. اين شرايط منجر به درد، عفونت باكتريايي، آلرژي، بيماريهاي قلبي، فشار خون، آرتريت و يا بيماريهاي كشنده اي مانند سرطان ميشود. انسداد مويرگها به وسيله پروتئينهاي به دام افتاده باعث تحريك پايانه هاي عصبي و احساس درد ميشود. گردش سيستم لنفاتيك باعث دفع سموم، راديكالهاي آزاد و مواد زائد و مايعات از بافتهاي عفوني ميشود.
يكي از راههاي كاهش درد، استفاده از ميدانهاي مغناطيسي است كه در مجاورت بدن قرار ميگيرند. مگنتتراپي موضوع تازهاي نيست. يونانيان باستان عقيده داشتند سنگهاي طبيعي آهنربا داراي قدرت شفابخشي هستند. امروزه اين وسايل به انواع و اشكال گوناگوني در بازار موجود است و ميتوان به روشهاي مختلفي از آنها استفاده كرد. مغناطيسهاي درماني در سراميكها، پلاستيكها و يا نوارهاي ارتجاعي مورد استفاده قرار ميگيرند. معمولاً براي درمان از ديسكهاي مغناطيسي كوچك با شدت ميدان حدود 500-350 گوس، و براي كاهش درد از تشكها و يا بالشتكهاي مغناطيسي استفاده ميشود كه ميدانهاي قويتري ايجاد كنند تا بتوانند كاهش ناشي از فاصله تا سطح پوست را جبران نمايند.
يكي از مكانيزمهايي كه در رابطه با عملكرد ميدانهاي مغناطيسي مطرح ميشود، افزايش جريان خون است. اجزاء فلزي خون ميدان مغناطيسي را به سمت خود كشيده و روي جريان خون اثر دارند.كاهش مواد زايد در خون باعث ميشود سلولهاي قرمز غني شده از اكسيژن به راحتي حركت كنند و باعث ترميم و تغذيه شوند. نهايتاً مويرگها به اندازه اوليه برميگردند و فشار از روي پايانه عصبي برداشته ميشود.
عبور امواج مغناطيسي از بافتها و القاء جريانات ثانويه باعث ايجاد گرما ميوشد كه اين گرما تأثير زيادي در كاهش درد در عضلات متورم و مفاصل دارد. حركت هموگلوبين در عروق خوني تسريع مييابد و مقدار كلسيم و كلسترول خون كاهش مييابد. ساير مواد ناخواسته چسبيده به لبه داخلي عروق كه باعث افزايش فشار خون ميشوند، كاهش مييابد. پاكسازي جريان خون افزياش يافته و فعاليت قلب راحت تر ميشود و درد كاهش يافته يا از بين ميرود.
مروري بر مطالعات انجام شده در مورد تحريكات مغناطيسي وجود آثار مثبت غيرحرارتي تحريكات مغناطيسي بر بافتهاي بدن را تأييد كرده و بسياري از اين آثار به واسطه مطالعات كلينيكي تأييد شده است. از جمله بازسازي عصب، التيام زخم و بافت پيوندي، ديابت ايسكمي ميوكارد و مغز از جمله اين موارد هستند.
امروزه مطالعات انجام شده در مورد استفاده از تحريك كننده مغناطيسي مغز (Transcranial magnetic stimulation) (شكل 1) در درمان بيماريهاي نوروسايكولوژيك نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي به عنوان وسيله تحقيقاتي و درماني براي اين بيماريها به كار گرفته شده است. وقتي اين تحريك به صورت تحقيقاتي و تشخيصي به كار ميرود، وسيله اي مناسب براي بررسي تحريكپذيري كورتكس، ارتباطات كورتيكال، پلاستي سيتي فلز، فعاليتهاي شناختي و وضعيت بيماري است. عده اي نيز از تحريكات مغناطيسي براي درمان بيماري استفاده كردهاند و مخصوصاً اين تحريكات در مورد افسردگي به كار گرفته شده است. ولي در تفسير نتايج به دست آمده هنوز مشكلاتي وجود دارد. در مجموع ميتوان گفت اين تحريكات وسيله مناسبي براي تحقيقات نوروسايكولوژي بوده و توان تبديل شدن به يك وسيله درماني را نيز دارند. از جمله كاربردهاي درماني اين ميدانها ميتوان به موارد ذيل اشاره كرد:
بيماري پاركينسون
تحريكات مغناطيسي مغز (TMS) با فركانس 2/0 هرتز، 6 بار در طي 2 هفته در 12 بيمار دچار پاركينسون ايديوپاتيك اعمال شد. در اين آزمايش مشخص شد كه تحريك لوب پس سري تأثير بر علائم كلينيكي افراد دچار پاركينسون ندارد ولي تحريك لوب فرونتال باعث شد علائم كلينيك فرد بهبود يابد.

تحريكات مغناطيسي با فركانس 5 هرتز و شدت 90% آستانه حركتي در بيماران پاركينسوني با استفاده از آزمونهاي كينريولوژيك و تواناييهاي حركتي بيمار قبل و 24 ساعت بعد از تحريك مغناطيسي نشان ميدهد كه علائم كلينيكي در سمت ديگر بهبود قابل توجهي داشته اما آزمونهاي كنيريولوژيك افزايش سرعت حركت را نشان ندادند. دست خط بعضي از بيماران نيز بهبود پيدا كرد. نتايج اين مطالعه مؤيد نتايج مطالعات قبلي است و نشان ميدهد كه با تحريكات مغناطيسي، علائم اين بيماران حداقل به طور موقتي بهبود مييابد.
در تحريكات مكرر در بيماران پاركينسوني، علائم و وضعيت بيماران توسط تست هاي استاندارد فعاليت بيماران پاركينسوني اندازه گيري شد. اين بيماران قبل و 2 ماه بعد از اعمال تحريكات مورد ارزيابي قرار گرفتند. تحريكات مغناطيسي 60 بار در هر جلسه و به مدت 20 بار در روي لوبهاي فرونتال طرفين اعمال شد. گروه دريافت كننده تحريكات مغناطيسي به طور قابل ملاحظه اي نسبت به گروه كنترل در تستهاي كلينيكي بهبود نشان دادند. از طرفي اثر تحريكات مكرر بر روي كورتكس پري فرونتال مغز براي بررسي آزاد شدن دو پامين نشان ميدهد كه دوپامين در حركت، يادگيري، انگيزه و در بيماريهايي مانند پاركينسون نقش مهمي دارد. كورتكس پري فرونتال نقش مهمي در تنظيم ترشح اين ماده دارد. بررسي ميزان آزاد شدن اين ماده در اثر تحريك مغناطيسي نشان ميدهد كه تحريكات مكرر مغناطيسي كورتكس پري فرونتال باعث آزاد شدن دوپامين در هسته كوديت همان طرف ميشود. تحقيق ديگري در 10 بيمار مبتلا به پاركينسون كه دارو دريافت نميكردند و تحت درمان مغناطيسي با فركانس Hz 5 در ناحيه كورتكس اوليه حركتي قرار گرفتند نشان ميدهد كه يك ساعت پس از پايان تحريك در عملكرد درست مشاهده شد كه نشان ميدهد تحريك مغناطيسي موضعي اين ناحيه بتواند آثار درماني براي بيماران پاركينسوني داشتهباشد.
اثر تحريكات در بهبودي علائم پاركينسون در مطالعات ديگري نشان داده شده است. رابطه بين دوز تحريكات و شدت علائم بررسي شد. 49 بيمار در چهار گروه قرار گرفتند و هر ي ك30 تحريك يك يا دو بار در روز دريافت ميكردند كه در هر گروه شدت تحريكات متفاوت بود. بيماران تا سه ماه بعد مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه بيشترين بهبود در هايپوكينزي در شدت T 57/0 صورت گرفت. گروههاي مختلف ميزان بهبود مختلفي نشان دادند و مشخص شد طولاني بودن اثر درمان با تحريك مغناطيسي ميتواند آن را به وسيله درماني مناسب جهت كاهش عوارض پاركينسون تبديل نمايد.
حس بويايي در بيماران پاركينسوني به طور شايعي دچار اختلال ميشود كه علت آن ميتواند به مسيرهاي دپامنيرژيك هسته بويايي مربوط باشد. تحريك مغناطيسي VHZ باعث بهبودي حس بويايي اين افراد ميشود كه نشان دهنده وابسته بودن به ترشح دوپامين و فعال شدن گيرنده ها به فركانس تحريك است.
پديده يخ زدن در بيماران پاركينسوني باعث اشكال در حركت و راه رفتن شده و منجر به افتادن ميشود. در تحقيقات انجام شده نشان داده شده است كه تحريك مغناطيسي با شدت پيكوتسلا به صورت هفتگي فركانس يخ زدن را در اين به ميزان افراد 50 درصد كاهش داده و فركانس زمين خوردن 80 تا 90 درصد كم ميشود. اين بهبود تا 6 ماه پس از تحريكات باقي ميماند. همچنين علائم ديگري از فلج پيشرونده ******** انوكلئار نيز كنترل شده كه نشان دهنده مؤثر بودن تحريكات مغناطيسي در درمان اين اختلال است.
مطالعات انجام شده در بيمار دچار پاركينسون كه دچار مشكل اختلال در صحبت كردن بوده و تحت درمان با تحريكات مغناطيسي قرار گرفته نشان ميدهد كه در اين بيمار اختلال تا حد بسيار زيادي كاهش يافته. اين تحريكات به مدت 4 سال به طور منظم هر هفته انجام شده و شدت تحريك در حد پيكوتسلا بوده است. در مواردي كه نظم تحريكات به هم ميخورد مشكل بيمار نيز مجدداً بروز ميكرده است. نتايج اين مطالعه نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي ميتواند مشكل صحبت كردن اين بيماران را تا حد زيادي حل كند.
بيماري MS
آزمايشات انجام شده در بيماران مبتلا به MS (Multiple Sclerosis) كه دچار آسيب عصب بينايي سمت راست و تاري ديد و مشكلات ديگري در بينايي شده بودند، پس از 2 جلسه دريافت تحريك مغناطيسي با شدت 5/7 پيكوتسلا به مدت 20 دقيقه به صورت ترانس كراينال تغيير زيادي در بينايي فرد به وجود آمد. طوري كه زمان تأخير پتانسيلهاي برانگيخته بينايي به حد طبيعي بازگشت و بينايي فرد بهبود پيدا كرد. به نظر ميرسد علت اين امر ميتواند بازسازي ميلين باشد و بيشتر احتمال ميرود كارآيي نوروترانسفرهاي شبكه و مسيرهاي مركزي بهبود يافته باشند.
همچنين تحريك مغناطيسي سردر بيماران دچار MS كه مشكل اختلال انجام Dual-task مثل راه رفتن و حرف زدن دارند، نشان ميدهد كه پس از دو جلسه دريافت تحريك مغناطيسي كه هر جلسه 45 دقيقه طول ميكشيد با شدت تحريك 5/7 پيكوتسلا باعث بهبود بيماران شده، به طوري كه مشكل صحبت كردن در حين حركت برطرف شده و به علاوه تعداد كلماتي كه ميتوانستند بيان كنند، پنج برابر افزايش يافت.
ضايعات نخاعي
استفاده از تحريكات مغناطيسي مغز و ثبت پتانسيلهاي برانگيخته از عضلات پاراورتبرال سطح ضايع نخاعي توراسيك را به طور دقيق مشخص ميكند. در ضايعات نخاع كمري و گردني، با بررسي عضلات اندامها اين كار به راحتي قابل انجام است، اما در مورد نخاع توراسيك اين طور نيست. در مطالعهاي كه بر روي افراد دچار ضايعه نخاعي بين مهره هاي T4 تا T7 قرار گرفته بودند، معلوم شد به علت عصب گيريهاي چندگانه اين عضلات سطح ضايع را نميتون با اين روش به دقت تعيين كرد. در عين حال استفاده از اين تحريكات ميتواند در عضلا تتنفسي بيماران دچار ضايعات نخاعي ميتواند باعث بهبود عملكرد عضلات بازدم و بهبود فعاليت ريه ها شود. اين روش براي بازآموزي بازدم مناسب است. براي اين كار از كويلهاي مختلفي براي تحريك استفاده ميشود.
همچنين با تحريكات مغناطيسي ميتوان به طور مؤثري مثانه، روده و عضلات تنفسي بيماران مبتلا به ضايعه نخاعي را تحريك كرد. مشكل اين بيماران عدم امكان تحريك يك بافت بدون تحريك شدن بافتهاي مجاور است. به اين منظور پارامترهاي مختلفي كه در پراكنده شدن تحريك تأثير ميگذارند تغيير داده شده اين پارامترها عبارتند از شكل كويل، قطر كويل و تعداد دورهاي موجود در يك حلقه از كويل. اين مطالعات نشان ميدهد كه كويلهاي با قطر زياد، عمق و قدرت تحريك بيشتري نسبت به كويلهاي با تعداد دورهاي زياد دارند. پارامترهاي ارائه شده در اين مطالعه ميتواند به ساخت كويلهاي براي تحريك فانكشنال مغناطيسي كمك نمايد.
تحريك مغناطيسي فانكشنال براي انقباض مثانه و تخليه آن در 22 فرد دچار ضايعه نخاعي نشان ميدهد كه تحريك اعصاب ساكرال در ناحيه ********اپوبيك ميتواند به عمل تخليه مثانه در اين بيماران كمك نمايد.
مطالعات انجام شده روي بيماران دچار ضايعه نخاعي نشان ميدهد كه با استفاده از تحريك مغناطيسي ناحيه كورتكس به مدت 10 تا 30 ميليثانيه قبل از برانگيختن رفلكس H ميتوان مسيرهاي سالم مانده نخاع را در زماني كه هيچگونه حركت فانكشنال وجود ندارد، مشخص كرد.
ميگرن
آثار تحريك مغناطيسي با فركانس Hz 1 بر روي كورتكس پس سري افراد دچار ميگرن و افراد نرمال نشان ميدهد كه افراد دچار ميگرون داراي تحريك پذيري زيادتري در كورتكس پسسري هستند. مطالعه 15 بيمار دچار ميگرن و 15 بيمار دچار ميگرن و 15 فرد سالم نشان ميدهد كه تحريك مغناطيي Hz 1 باعث مهار كورتكس پس سري در افراد سالم ميشود، ولي ميتواند كورتكس پسسري افراد دچار ميگرن را مهار نمايد. در تحقيقات ديگري آستانه ايجاد فسفون ناشي از تحريك مغناطيسي در بيماران مبتلا به ميگرن و همچنين سردرد برانگيخته شده از طريق تحريكات بينايي مورد بررسي قرار گرفت. تحريكات به كورتكس پسسري و از طريق پوست سر اعمال شد. شدت تحريك كمكم افزوده شد تا فسفون به وجود آيد. تحريكات بينايي نيز به فرد اعمال شد و در صورت بروز سردرد نتايج ثبت ميگرديد. نتايج نشان داد كه تعداد بسيار بيشتري از افراد دچار ميگرن داراي فسفون ميشوند و سردرد ناشي از تحريك بينايي نيز رابطه نزديكي با ايجاد فسفون دارد و تحريكپذيري زياد كورتكس بينايي فرد را مستعد ابتلا به سردرد مينمايد.
صرع
تحريك مغناطيسي با فركانس Hz1 به مدت 15 هفته و دو بار در روز در بيماران صرعي نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي ميزان تشنج را كاهش ميدهند. پيگيري نتايج پس از 8 هفته نشان ميدهد كه اين تغييرات مختصر و كوتاه مدت هستد.
همچنين كاهش تشنجات در بيماران صرعي با استفاده از تحريك مغناطيسي ميتواند ناشي از تأثير بر غدة پينهآل باشد.
در كنار مطالعات انجام شده از تحريكات مغناطيسي (rTMS) ميتوان جهت كاهش درد ناشي از سكته تالاموسي يانروپاتي عصب تري ژمينال استفاده كرد، اين كاهش درد معمولاً به طور موقتي است يا به عنوان يك ابزار تشخيصي براي پي بردن به اختلالات تيم حركتي در سكههاي ايسكميك حتي در زماني كه علائم كلينيكي وجود نداشته باشد، است.
رشد استخوان
كاربرد ميدانهاي مغناطيسي ضعيف و تغيير با زمان در كنترل انتخابي عملكرد سلول بعد مهيج و جديدي در بيولوژي و پزشكي است. در طي دو قرن گذشته اختللات عضلاني و اسكلتي به طور موفقيت آميزي درمان شده اند و حدنود 4/1 ميليون بيمار با شكستگي مزمن استخواني در دنيا با اين روش غيرتهاجمي، بدون ريسك، راحت و كم هزينه درمان شدهاند. بسياري از پاسخها در سطح سلولي و غيرسلولي مشخص شده و اين امكان براي تغيير و تصحيح فرآيندهاي پاتولوژيك به وسيله ميدانهاي پالسي مغناطيسي پيدا شده است.
در بررسي اثرات تابشهاي طولاني مدت ميدانهاي مغناطيسي پالسي روي ميزان استئوپروز نشان داده شده است كه اين ميدانها ميتوانند از كاهش محتواي استخواني جلوگيري كنند به طوري كه افزايش ميزان جريان خون مغز ميتواند منجر به افزايش حجم استخواني و افزايش فعاليتهاي تكثير سلولهاي استخواني شود.
تأثير داروي هيدروكورتيزون و امواج ميكرويو با شدت كم برروي بافت استخوان موش صحرايي نشان ميدهد كه با اندازه گيري دانسيته استخوان و سرعت امواج ماوراء صوت در استخوان ران نشان داده شده است كه امواج با شدت كم باعث تجديد بافت استخوان ميشود و تابش امواج طي يك مدت طولاني همراه، كاربرد هيدروكورتيزون ميتواند فاكتور مناسبي در ترميم بافت استخوان باشد.
ميدانهاي الكترومغناطيسي پالسي با فركانس 75 هرتز و شدت mT 6/1 بر روي ؟؟ هيدروكسي آپاتيت نشان ميدهد كه اين ميدانها باعث تسريع تجمع استخوان در پروتز ميشوند. اين ميدانها همچنين از استئوپروز در موشهاي ماده بدون تخمدان جلوگيري ميكنند. از طرفي بررسي تأثير ميدانهاي پالسي برروي استئوپروز استخوانهاي ناحيه زانو در افراد دچار ضايعه نخاعي مزمن نشان ميدهد كه تراكم مواد معدني استخوانها (BMD) در هر دو زانو در ابتداي آزمايش 3، 6، 12 ماه بعد اندازه گيري نشان ميدهد كه تحريكات مغناطيسي ميتواند با آثار موضعي وستميك باعث تأخير پوكي استخوان شود. دستگاه مورد استفاده در اين تحقيق Bone growth simulator مدل 3005 بوده است.
استئوراديو نكروز همراه با شكستگي پاتولوژيك و استئوپيت از مواردي است كه درمان آن مشكل است. استفاده از تحريكات مغناطيسي ممكن است بتواند راه جديدي براي درمان اين ضايعه فراهم كند. تحقيقي كه بر روي خانم 62 ساله مبتلا به ضايعات نامبرده در استخوان فيديل بود، 6 سال پس از راديوتراپي و برداشتن قسمتي از فك و لثه به علت سرطان، تحت درمان با تحريكات الكرومغناطيسي قرار گرفت و پس از 9 ماه استفاده از اين روش استئونكروز و استئوميليت بيمار درمان شد. آزمايشات انجام شده روي بيماراني كه تحت جراحي و الگوي استئوتوميتيبيا قرار گرفته بودند نشان ميدهد كه تحريك مغناطيسي درصد بيشتري از بيماران داراي بهبود كامل بوده و تحريك مغناطيسي اثر مثبتي در بهبود استئوتوميتيبيا را به همراه دارد.
در 22 شكستگي در 20 بيمار كه دچار عدم جوش خوردگي استخوان بودند، و 17 مورد به گرافت استخواني و تحريك الكتريكي پاسخ نداده بودند، تحت تحريكات مغناطيسي قرار گرفتند. 17 مورد از موارد عدم جوش خوردگي پس از 5/22 هفته درمان با تحريكات مغناطيسي بهبود يافتند و جوش خوردگي استخوانها اتفاق افتاد. اين روش براي درمان عدم جوش خوردگي روشي داراي مزيت است.
ترميم زخم
مطالعات انجام شده بر روي بازسازي بافت نرم در اثر تحريك مغناطيسي نشان ميدهد كه بازسازي استخوان، تسريع در التيام شكستگيهاي تازه، تأخير و عدم جوشخوردگي استخوانها، پيوند استخوان و نكروز استخوان به دفعات مورد مطالعه قرار گرفته است و اخيراً بازسازي غضروف و بافتهاي نرم مورد توجه قرار گرفته است. آزمايشات نشان داده اند كه تحريكات مغناطيسي باعث تسريع سنتز ماتريس خارج سلولي ميشود و التيام بافتهاي نرم آسيب ديده اتفاق ميافتد. البته پيدا كردن پارامترهاي ويژه تحريك براي هر نوع ضايعه مورد بحث است. در بررسي ترميم زخم ميتون از روشهاي پلانتيري سطح زخم، تنسيومتري، جريانسنجي داپلر ليزر و ازمايشهاي بافت شناسي به عنوان روشهاي ارزيابي سرعت تريم زخم استفاده كرد.
در 30 بيمار ضايعه نخاعي كه دچار زخم فشاري درجات 2 و 3 شده بودند به مدت 12 هفته و يا بيشتر تحت تحريكات مغناطيسي به مدت 30 دقيقه در روز قرار گرفته بودند. در گروه داراي زخم درجه 2 سرعت بهبود زخم نسبت به گروه كنترل بسياربيشتر بود. در گروه داراي زخم درجه 3 سرعت بهبود بيش از گروكنترل بود ولي به علت كم بودن حجم نمونه نتيجهگيري قطعي در اين مورد مشكل است.
بررسي تأثير تحريك مغناطيسي با فركانس بالا (EHF) بر روي زخم دوازده روده با اثر درمان هاي دارويي رايج مقايسه شد. در اين مطالعه دو نوع درمان مورد بررسي قرار گرفت. درمان با تحريك مغناطيسي همراه داروهاي فاموتيرين و نورفلكوسنين نتايج نشان داده كه تحريك مغناطيسي اثر مطلوبي بربسياري از فعاليتهاي معده و بهبود وضعيت بيمار دارد. اين اثرها با استفاده از دارو تقويت ميشوند. اما دارو پاسخ طولاني مدت بيمار به تحريكات مغناطيسي را كاهش ميدهد.
در تحقيقي ديگر اثرات ميدانهاي الكترومغناطيسي امواج راديويي برروي زخمهاي بافت نرم موش بررسي شده و نشان داده شده است كه اين ميدانها در فركانس مدوله شده ميتوانند سرعت ترميم زخم را با تغيير فعاليت سلولهاي دخيل در گرانولاسيون فيبروزي بافت بهبود بخشد.
همچنين تحريك مغناطيسي در درمان زخمهاي پوستي داراي غشاء عروقي به كار برده شده است. 44 بيمار در اين آزمايش شركت كردند و دو گروه پلامبو و تحريك قرار گرفتند. تحريك مغناطيسي به مدت 90 روز ادامه يافت و افراد گروه تحريك به ميزان معنيداري بهبود حاصل كردند. اين بهبود پس از خاتمه تحريكات نيز ادامه داشت. عود زخمها در 25% گروه تحريك و 5 درصد گروه پلاسبو اتفاق افتاد، لذا نميتوان نتيجه گرفت تحريكات مغناطيسي در مدت درمان و پس از آن داراي تأثير است.
اثر ميدان PEMF (50 هرتز، مثلثي، و شدت mT8) بر روي سرعت ترميم زخم پوست موش صحرايي مطالعه شد و سرعت انقباض زخم به عنوان روش ارزيابي ترميم زخم مورد استفاده قرار گرفته است. تحقيقات تأثير مثبت و معنيدار ميدان در سرعت ترميم زخم نشان داده شده است. همچنين با بررسي ميكروسكوپيك مدت تسريع ترميم را افزايش رگزايي، بازسازي و بلوغ كلاژنها را نشان ميدهد.
مطالعات تأثير ميدان پالسي را بر روي ترميم زخم مزمن پاي انسان بررسي كردهاند تحريك روزي 3 ساعت و به مدت 8 هفته انجام شده است. به منظور ارزيابي بهبود زخم، اندازه گيري سطح و عمق زخم و همچنين شدت درد مورد سنجش قرار گرفته است. نتايج اختلاف معني داري در سرعت ترميم زخم بين دو گروه تجربي و كنترل نشان داده شده است.
در مطالعهاي دوسويه كور برروي 22 مريض با زخمهاي مزمن با استفاده از ميدان مغناطيسي با شدت mT5/2 و فركانس 75 هرتز و عرض پالس ms3/1 به مدت 3 ماه روزانه 4 ساعت برروي زخمهاي گروه تجربي اعمال شده است. در اين مطالعه تأثير مثبت تحريك ميدان الكترومغناطيسي در سرعت ترميم زخم گزارش شده است و به دليل عدم تغيير پارامترهاي هموديناميك و بيوشيميايي، تأثر ستميك ميدان الكترومغناطيس در فرايند ترميم زخم را مردود و علت بهبودي را افزايش سرعت تكثير فيبروپلاست و افزايش بكه عروقي اعلام نموده اند.
در كشور ما نيز تأثير ميدانهاي مغناطيسي با فركانس 20 هرتز و شدت mT4 بر سرعت بهبودي زخم نشان داده شده است. سرعت بهبودي زخم در حيوانات، مقاومت زخم در برابر كشش در گروه وابسته به مرفين كه در معض EIF با شدت ذكر شده بودند، نسبت به گروه كنترل وابسته به مرفين افزايش معني داري نشان ميدهد.
اثر ميدانهاي الكترومغناطيسي با شدت 02/8 گوس را بر روي زخمهاي وريدي و شرياني ساق پا مورد بررسي قرار گرفته و نشان داده شده است كه اين ميدانها در دو هفته اول باعث درمان 69 درصد از زخمها ميشوند و كمتر از 50 درصد از اين زخمها پس از 4 ماه درمان ميشوند. همچنين در آزمايشات قبلي انجام شده در شرايط vitro نشان داده شده كه ميدانهاي EIF با تأثير بر سلولهاي تك هستهاي خون از طريق كانالهاي كلسيمي ميتواند منجر به فعال كردن آبشار سيگنالي و تغيير الگوهاي تكثير سلولي ميشوند.
سرطان
يكي ديگر از جنبه هاي درماني ميدانهاي مغناطيسي در كاهش رشد تومورهاي سرطاني است. به عنوان مثال در تعدادي از تحقيقات نشان داده شده است كه رشد تومورهاي كاشته شده در موش به طور مشخصي با تابش ميدانهاي مغناطيسي پالسي كاهش يافته و در مواردي اين ميدانها در سلولهاي سرطاني باعث افزايش راديكالهاي آزاد و نهايتاً شكستن DNA و مرگ سلول ميشود.
با استفاده از روش غيرتهاجمي ميدانهاي الكترومغناطيس با فركانس 50 هرتز و شدت 10 و 55 ميلي تسلا همراه با عوامل فوتواكسيداسيون ميتوان رشد سلولهاي سرطاني از نوع 562-K و 937-U را كاهش داده، همچنين اين تركيب به همراه هيپرترميا و هيپراسيديته ميتواند نسبت كشندگي را افزايش دهد.
اثر ميدانهاي REMF (25 هرتز و 5/1 ميليتسلا) را روي داروهاي ضد توموري در سلولهاي ادنوكارسينوماي انساني بررسي شده و نتايج نشان ميدهد كه ميدانهاي مغناطيسي پالسي ميتواند روي عوامل سيتوكوليك در سلولهاي HCA اثر بگذارد، به طوري كه اگر اين ميدانها به طور همزمان با دارو به كار روند اثرات آنها افزايش مييابد. در اين رابطه نوع دارو و مقدار آن فركانس و مدت اعمال ميدان از پارامترهاي مهم است.
همچنين اثرات ضد فشار خون ميدانهاي مغناطيسي ساكن گزارش شده است. اين ميدانها قادر هستند كه اثرات ايجاد شده به وسيله نوراپي نفرين را كاهش دهند.
از طرفي همان گونه كه رگ سازي به وسيله هورمون رشد و ژنتراپي قابل انجام است، روش جديدي براي ايجاد رگ در بافتهاي دچار ايسكمي با استفاده از تحريك مغناطيسي وجود دارد كه البته براي فهم اساس مولكولي آن مطالعات بيشتري بايد صورت بگيرد.

منبع: ماهنامه مهندسی پزشکی

[armin_80008]

سلام من این ترم اخر دانشگاهم در رشته الکترونیک است می خواهم در رشته مهندسی پزشکی کارشناسی ارشد دانشگاه ازاد شرکت کنم از ماه بهمن که امتحانتم تمام میشه می خواهم بخوانم برای کنکور ارشد
شانس قبولی چقدر است وبه نظر شما کدام درسها را اولویت بدم برای خواندن.؟
ممنون

[Vahid65]

سلام من این ترم اخر دانشگاهم در رشته الکترونیک است می خواهم در رشته مهندسی پزشکی کارشناسی ارشد دانشگاه ازاد شرکت کنم از ماه بهمن که امتحانتم تمام میشه می خواهم بخوانم برای کنکور ارشد
شانس قبولی چقدر است وبه نظر شما کدام درسها را اولویت بدم برای خواندن.؟
ممنون
سلام
دوست عزیزخب هر درسی یه ضریبی داره.با توجه به ضریبشون ،اون درس رو در اولویت قرار بدهید.

[Hoghoogh]

مقدمه ای بر مدل سازی سیستم های بیولوژیکی


نياز هاي فراوان براي فراهم کردن يک آزمايشگاه جهت بررسي عملکرد صحيح سيستم و خطايابي و صحت و درستي نتايج يک تحقيق بر روي انسان ضرورت مدل سازي يک سيستم بيولوژيکي را هر چه بيشتر بر ما آشکار مي سازد , مدلي که بتواند هر چه بهتر خصوصيان و ويژيگي ها ي خاص هر يک از ارگان ها بدن يا کل ان را براي آزمايشات خاص داشته باشد بيشک مدل برتري است و هدف از يک مدل سازي نيز ارائه ي بهترين مدل ( الکتريکي يا مکانيکي و يا غيره ) از يک سيستم است ( اينجا سيستم ما بدن انسان است ).
جهت شروع مدل سازي يک سيستم نياز به پيش دانسته هايي است که ضرورت فراگيري آنها بسيار احساس مي شود هدف از اين مقاله آموزش اين گونه مسايل نيست که خود انها نياز مند مقالاتي مدون و جدا بوده وخارج از حوصله ي اين مقاله دارد اما به طور کم وبيش به انها اشاره خواهد شد .

پيش نياز هاي علمي براي يک مدل سازي الکتريکي مناسب :
• آشنايي با آناليز برداري (VECTOR ANALYSIS )
o بردار ها و اسکالر ها
o گراديان (Gradient)
o ديورژانس (DIVERGENCE )
o لاپلاسين و ...
• آشنايي با المان ها الكتريكي وروابط حاکم بر آن ها
o خازن
o مقاومت
o سلف
o ترانسفورماتور
o ترانزيستور
o منابع جريان و ولتاژ
تعريف :

متغير عبوري (Through Variable ) : از اصلي ترين متغير هاست . مقدار اين متغير نياز در هنگام تعريف نياز به مرجع ندارد به طور مثال مقدار دبي آب عبوري يا گشتاور و يا جريان خون .
متغير عرضي Cross Variable ) اين هم از متغير هاي مهم و پايه اي سيستم ما است ولي براي تعريف نياز به يک مرجع دارد که معمولا صفر است مانند ولتاژ و يا ارتفاع و يا فشار .
سيستم آنالوگ : سيستم هايي ديناميکي هستند که اگر چه از لحاظ ظاهر وفيزيک با هم متفاوت هستند اما خواص يکسان دارند در واقع بايد گفت تابع تبديل يکسان دارند . ما در مدل سازي يک سيستم از سيستم هاي آنالوگ معادل سيستم اوليه که بصورت الکتريکي هستند بهره خواهيم برد .
مثال جالبي که فقط براي روشن تر شدن مطلب در سيستم هاي آنالوگ مي توان زد يک عضله در مقايسه با يک ترانزيستور


http://i32.tinypic.com/14schom.jpg


در ترانزيستور سيگنال کوچکي به وارد بيس مي شود به صورت تقويت شده در کلکتور و اميتر مشاهده مي شود اين سيگنال را مي توان معادل همان پيام الکتريکي که توسط رشته ي عصبي وارد عضله مي شود دانست که توسط ان عضله حرکات انقباضي انجام مي دهد . منبع Vcc نيز به سان انرژي شيميايي است که از سوخت و ساز سلولي حاصل مي گردد .
معادل هاي الکتريکي :
در اين بخش مي خواهيم معادل الکتريکي تعدادي از المان هاي خارجي را معرفي کنيم . اين معادل ها با توجه به روابط حاکم بر المان هاي خارجي و تشابه آنها با روابط معادل الکتريکي انتخاب شده اند .

چرخ دنده و معادل الکتريکي آن – ترانسفورماتور :


http://i32.tinypic.com/2q23hg0.jpg



دريک چرخ دنده ايده آل با فرض عدم تلفات اصطکاکي آن روابط زير را داريم:

و دريک ترانسفورماتور ايده ال داريم :


ترانسفورماتور يک مبدل ولتاژ جريان است اما مقدار حاصلضربي در ان ثابت مي ماند و در واقع توان مقدار ثابتي دارد :

و اين نسبت دور ترانسفورماتور است که مقدار تبديل جرياني را معين مي گرداند (n ) .
در چرخ دنده نيز روابط متناظراست .

در مثال چرخ دنده و ترانسفورماتور , يک اهرم معمولي نيز مي تواند معادل يک سيستم آنالوگ باشد .



http://i29.tinypic.com/33avvhw.jpg


معادل هاي خازني و سلفي و مقاومتي يک سيستم جرم – فنر – دمپر :
بياييد مروري بر متغير هاي عرضي و عبور داشته باشيم . سرعت متغيري است نسبت به يک نقطه ي ساکن اندازه گيري مي شود و نيرو يک متغير است که مرجع براي ان معين نمي شود . در الکتريسيته نيز ما معادل هاي ولتاژ براي سرعت( متغير عرضي) و جريان الکتريکي براي نيرو(متغير عبوري ) رو خواهيم داشت .
بررسي انتخاب يک متغير معادل عرضي و عبوري مناسب با تجربه و تسلط بر روابط حامل در ميان اجزا ي سيستم تعيين خواهد شد که در زير نمونه ي ان ذکر گرديده است .
دمپر :


http://i25.tinypic.com/wrz01z.jpg



الماني است که با توجه به سرعت وارد بر ان نيرو توليد مي کند يعني :


که در آن B ثابت دمپينگ است . معادل دمپر در الکتريسيته مقاومت اهمي است . ما در مقاومت داشتيم که حاصلضرب آن در جريان مقدار ولتاژ را مي دهد اما در اينجا مي بينيم که حال ضرب B در تغييرات سرعت ( معادل ولتاژ ) به ما نيرو (معادل جريان ) مي دهد و اين نتيجه مي دهد که :
مقاوت اهمي معادل با عکس ضريب دمپينگ است و يا به عبارتي ضريب دمپينگ معادل هدايت الکتريکي است .
جرم :
مي دانيم که نيرو ي وارد بر جرم موجب شتاب گرفتن ان مي شود (رابطه نيتون )

درا ينجا انرژي جنبشي در جرم ذخيره مي گردد . معادل الکتريکي جرم با توجه به رابطه ي ان قابل حدس است . خازن الکتريکي معادل الکريکي خوبي مي تواند باشد زيرا هم ذخيره کننده انرژي است و هم روابط متناسبي با جرم دارد (خودتان بررسي کنيد و معادل هاي متغير هاي عرضي و عبوري را در روابط حامل بر هر دو با هم مقايسه کنيد )

فنر :
فنر يک ذخيره کننده انرژي به صورت پتانسيل است .در مثال هاي عملي ديواره رگ ها عموما به خاطر خاصيت ارتجاعي با فنر مدل مي شوند .
روابط ديناميکي فنر را به ياد داريد که :

معادل مناسب براي فنر را مي توان يک سلف انتخاب کرد سلف نيز با توجه به ميزان تغييرات جريان آن تغييرات ولتاژي در دو سر خود خواهد داشت اما در اينجا نيز مانند مقاومت ثابت فنر K با مقدار اندوکتانس سلف نسبت معکوس دارد ( روابط حاکم بر هر دو را بررسي کنيد ).

قبل از وارد شدن به مثال هاي عملي تر لازم مي دانيم به نکات زير توجه کنيد :

1. همواره در مدل سازي ها دقت کنيد که اين شکل ظاهري و نحوه ي اتصال در يک مدل اوليه نيست که نحوه ي اتصال(سري يا موازي بودن) را در مدل طراحي شده معين مي کند بلکه بر اساس روابط حاکم برا مدل اوليه نحوه ي اتصال تعيين مي گردد .
به سيستم زير دقت کنيد :



http://i28.tinypic.com/vpazux.jpg



در نگاه اول بعد از مدل سازي ممکن است يک خازن را با مقاومت موازي شده با سلف به طور سري متصل کنيد اما اين يک اشتباه است زير در سيستم فوق چون اجزا به هم متصل اند همواره سرعت هر 3 يک سان بوده و معادل الکتريکي درست به صورت زير است :



http://i31.tinypic.com/aadvrq.jpg


2. همواره توجه داشته باشيد که روابط کامل هر يک از اجزاي سيستم خود را بشناسيد تا بتوانيد معادل الکتريکي ان را به درستي انتخاب کنيد به طور مثال در سيستم هاي هيدروليکي و يا حرارتي هر يک براي خود روابط مخصوصي دارند که نيازمند آشنايي با آن ها هستيم زيرا مدل اوليه يک سيستم بيو لوژيکي مانند بدن به صورت مدل هاي مکانيکي به سادگي قابل پياده سازي است و الگو برداري الکتريکي از رو اين سيستم هاي واسط انجام مي شود.
3. گستره ي عظيمي از مدل سازي ما را مدل هاي غير خطي پوشش مي دهند که با توجه به مدل مورد نظر در نقطه ي خاص با استفاده از بسط هاي روابط ( مثلا بسط تيلور ) روابط حاکم را خطي مي کنيم (در محدوده کوچک مورد نظر)


آغازي بر مدل سازي سلولي :

سلول هاي زيستي توسط لايه اي از پلاسما پوشيده شده اند.اين لايه شامل لايه هاي ليپيدي است :


http://i31.tinypic.com/24fbc50.jpg


اين لايه نازک داراي ظرفيت خازني بالايي در حدود 1 ميکرو فاراد در هر سانتي مربع است و همچنين لايه ليپيدي داراي مقاومت الکتريکي معادل يک گيگا اهم در هر سانتي متر مربع است .اين مقاومت بالا مانند يک ايزولاتور از حرکت به خارج و داخل يون ها جلويگي مي کند.جريان اين يون ها به دليل وجود پروتئين هايي موسوم به کانال در لايه سلولي است .
تکنييک هاي جديدا براي بررسي کانال ها استفاده مي شوند بر مبناي بررسي ژن هاست که وجود يک سري آمينو اسيد هايي را در ساختار اين کانال ها نشان مي دهند . ساختار اوليه اکثر کانال ها در حال حاضر پيش بيني شده است .

زنجير هاي آمينو اسيدي مي توانند با توجه به محل قرار گيري در پوسته يا سيتوپلاسم و يا خارج سلول به صورت حلقه ها آمينو اسيدي گرد هم تشکيل شوند.




http://i30.tinypic.com/k7peq.jpg



دسته بندی مدلهای سلول های عصبی
به طور کلی مدل های نرونی می توانند بر اساس ملاک های متفاوت به دسته های مختلفی تقسیم شوند.در زیر چهار معیار مختلف برای نشان دادن این دسته بندی ها بیان شده:
1)بیان ساختار مدل به صورت
الف)معادلات ریاضی
ب)یک ساختار مجازی که از قوانین فیزیکی پیروی می کند.
پ)ساختارهای که از لحاظ فیزیکی متفاوت اند ولی با پدیده اصلی قابل مقایسه اند وعملکرد آن را نشان می دهند.(مدل الکترونیکی نرون)

[Hoghoogh]

2)مدلها ممکن است پدیده را در ابعاد مفهومی دیگری توصیف کنند.این مدل دارای جنبه های زیر می باشد:

الف)ساختار(که معمولا با یک مدل مکانیکی توضیح داده می شود)
ب)عملکرد(که معمولا توسط یک مدل الکترونیکی یا ریاضی یا کامپیوتری بیان می شود)
پ)تکامل
ت)محل قرار گیری در سلسه مراتب مربوطه



3)دسته بندی بر اساس رده فیزیولوژیکی پدیده:
الف)سطه داخل نرونی
1.غشا در حال استراحت
2.مکانیسم تولید کننده پالس عصبی
3.انتشار پالس عصبی درون اکسون

ب)تحریک و عملکردهای واکنشی نرون های منفرد
پ)انتقال سیناپسی
ت)برهم کنش های بین نرون هت و گروه های نرونی و شبکه های نرونی.
ث)مراحل فیزیولوژیکی



4)دسته بندی بر اساس پارامترهای مدل.متغیر های به کار رفته در مدل عصبی دارای ثابت زمانی های متفاوتی هستند.بر این اساس دسته بندی های زیر ممکن است به دست آیند.
الف)پارامترهای ایستا
ب)پارامترهای تحریکی
ت)پارامترهای بازیابی(recovery)
ث)پارامترههای تطبیقی



مدل هایی که عملکرد غشا را توصیف می کنند

1)پتانيسل غشاهاي بيو لوژيكي :
با اتكا به چهار ابزار اساسي بيو فيزيكي ( قانون نفوذ فيك ، قانون رانش اهم ، رابطه انيشتين ، و خنصي بودن بار فضايي ) اكنون آماده ي بررسي ولتاژ غشاهاي بيولوژيكي شده ايم . غلظتهاي يوني دو طرف دو غشاي سلولي نمونه در شكل 1-1نشان داده شده اند.پتانسيل غشا به نسبت غلظت ها و پتانيسل هاي نرنست مرتبط بستگي دارد .


http://i30.tinypic.com/w9yzuw.jpg



شکل1-1)غلظت های تقریبی مهمترین نمونه های یون و پتانسیل های نرنست به دست آمده برای دو نمونه از سلول.پتانسیل های ولتاژ داخل نسبت به خارج بر حسب میلی ولت داده شده اند.غلظت ها بر حسب میلی اکی والان در هر لیتر از آب هستند.

براي درك اين ارتباط شكل 1-2 رابررسي مي كنيم كه مدل قسمتي از غشاي سلولي است . با نوشتن قانون ولتاژي كيرشهف در حقله اي كه شامل عناصر سديم است به دست مي اوريم :



http://i26.tinypic.com/1zbbakw.jpg


شکل1-2)مدل قسمت کوچکی از غشای عصب یا ماهیچه.باتری ها پتانسیلهای نرنست برای یون های سدیم،ٍENa ،چتاسیم،EK،و نشتی EL هستند. EKو EL مقادیر منفی دارند.گذرگاه نشتی اصولا مربوط به یون های کلر است.جریانی که از سلول خارج می شودجریان مثبت تعریف می شود.پمپهای سدیم و پتاسیم در مقایسه با زمان دوره جهش خیلی آهسته اند.




E(Na) پتانسيل نرنست و ناشي از اختلاف غاظت هاي يونهاي سديم است .بنابر اين مي توان نوشت :



مشاهده مي شود كه مولفه ي رانشي وجود دارد كه به نسبت غلظت يوني بستگي دارد و در حالت كلي




بنابراين شارش خالص سديم صفر نيست . مدل شامل پمپ سديم – پتاسيم است تا سديمي را كه به دخل سلول نشت مي كند دور سازد.بنابراين شارش كل سديم بايد برابر باشد با :



براي سادگي معمولا مي پذيريم كه :



وبنابر اين از اثرات اين پمپها روي پتانيل غشا صرف نظر مي كنيم .
معمولا پتاسيم همانطور كه در شكل1-2 با iK نشان داده شده است به خارج از غشا نشت پيدا مي كند و بر اثر ولتاژ گراديان غلظت ،E(K) ، كه معمولا عددي منفي است ، به بيرون ، و بر اثر ولتاژ غشا ،‌Vm كه معمولا عددي منفي نيز است به داخل رانده مي شود . در همين زمان سديم به دو علت اختلاف غلظت و ولتاژ غشا به داخل نشت مي كند . پمپ سديم پتاسيم بايد بر خلاف جريان هاي نشتي عمل كند. طبيعت متغير مقاومت گذر گاه هاي توسط كاتز ،‌مك گراگر و لوئيس تشريح شده است . عناصر EL و RL مصرف گذر گاه نشتي اند كه اصولا به لحاظ وجود كلر است . پتانسيل غشا مقياسي از نيروي محرك رانش است ،‌به بيان دیگر با ميدان الكتريكي و آهنگ شارش يوني ناشي از رانش متناسب است . نيروي محرك نفوذ را مي توان توسط پتانسيل نرنست براي يون شخص مورد نظر نشان داد . اين معادله نسبت غلظت ها را مي دهد و بنابر اين نشان مي دهد چه مقدار اهنگ شارش يوني در اثر نفوذ است . اختلاف بين پتانسيل نرنست و پتانسيل غشا نشان دهنده ي اين است كه پمپ با چه شدتي بايد كار كند .

در غشا هاي سلولي پتانسيل نرنست در مورد سديم با پتانسيل استراحت غشا كاملا متفاوت است. اين بدان معني است كه پمپ سديم براي ايجاد تفاوت غلظت بايد به شدت كار كند . پتانسل نرنست در مورد كار تقريبا برابر پتانسيل استراحت غشا است . در اين مورد ،‌يون هاي كلر در تعادل الكتروشيميايي قرار دارند و هيچگونه انرژي مستقيم اضافي براي برقراي نسبتهاي غلظت حالت پايدار لازم نيست. به عبارتي ،‌شارش يونهاي Cl- به سمت داخل كه گراديان غلظت را كاهش مي دهند با شارش مساوي ولي به سمت خارج يونها كه افزايش دهنده ي گراديان پتانسيل اند متعادل مي شود. بنابر اين مي توان نتيجه گرفت كه پمپ كلر وجود ندارد.

به عنوان مثالي از چگونگی كاربرد اين مدل به رفتار مدل به عنوان سيناپس نوروني مي نگريم . سيناپس پيوندي است كه در انجا سلول عصبي ،‌يك سلول ديگر يا يك ماهيچه يا تود ه ي سلولي را تحريك مي كند . در بعضي موارد اين عمل توسط حركت ماده ي انتقال دهنده شيميايي از غشاي يك سلول به سلول بعدي انجام مي گيرد.در مواردي سلول هاي پيش سيناپسي با سلول هاي پس سيناپسي به صورت الكتريكي زوج شده اند . در سيناپس شيميايي پتانسيل عمل ، پايانه نرون پيش سيناپسي را تحريك مي كند تا انتقال دهنده ي شيميايي در فضاي بين سلولي آزاد شود زمان كوتاهي پس از رسيدن ايمپالس پيش سيناپسي ،‌فرستنده به طرف ديگر شكاف نفوذ مي كند و باعث باز شدن گذر گاه مي شود و سديم و پتاسيم را از ميان غشا عبور مي دهد اين موضوع دليل نشان دادن R(Na) و R(K) به صورت مقاومت هاي متغير در شكل 1-2 است . اين مقاومت ها از دومسير جريان موازي تشكيل شده اند يكي به علت نشتي از ميان غشاء و دومي به علت گذر گاههاي اختصاصي سديم يا پتاسيم است . اين گذر گاه ها ممكن است در اثر مواد شيميايي مخصوصي ، مانند استيلكولين ACH انتقال دهنده عصبي باز شوند .


2)مدل هاجکین _هاکسلی
مدار مدل شکل1-2 شبیه مدل هاجکین هاکسلی(1952) است.
آزمایشهایی که اساس این مدل را می سازند بر روی آکسون بزرگ ماهی مرکب انجام شده اند. به دلیل بزرگی قطر این آکسون می توان یک سیم نقره ای را از میان قطعه انتهایی آکسون و درون آکسو پلاسمش عبور داد .این الکترود در تمامی طول آکسون امتداد می یابد.ولتاژ این سیم و بنابر این ولتاژ داخل آکسون به دقت کنترل می شود،این روش گیرش ولتاژ نامیده می شود..در سال 1952 هاجکین ،هاکسلی و کاتز سعی کردند تغییرات رسانایی غشا مدل کنند و روش گیرش ولتاژ برای این کار مناسب بود.آنها توانستند ولتاژ غشا را زمانی که جریان گذرنده از میان غشا را اندازه گیری می کردند ،ثابت نگه دارند .چنانکه در شکل زیر نشان داده شده است ،این جریان نمایانگر خوبی از رسانایی است.


http://i25.tinypic.com/29usgus.jpg

شکل2-1)مدل وضعیت گیرش ولتاژ.ولتاژ غشا ثابت نگه داشته شده است.اگر رسانایی غشا تغییر کند،آنگاه بنابر قانون اهم جریان تغییر خواهد کرد.اندازه گیری این جریان مقدار رسانایی را به دست می دهد.

زمانی که هاجکین و هاکسلی یک واقطبش پله ای را به غشای با ولتاژ گیرشی اعمال کردند،سه فاز جریان را مطلبق شکل زیر مشاهده کردند.


http://i30.tinypic.com/qrkkfr.jpg


شکل2-2)تحلیل جریان یونی غشا توسط روش گیرش ولتاژ.پتانسیل غشای آکسون ماهی مرکباز -60mv تا 0 (شکل بالایی)به طور ناگهانی واقطبیده می شود.جریان یونی حاصل (شکل میانی)در شرایط مختلف ضبط شده است(A)آکسون در آب دریا غوطه ور است.(B)به جای 10/9 سدیم خارجی از کولین استفاده شده است.(که فعالیت سدیم را در دو طرف غشا تقریبا یکسان می کند.)(C) جای تمامی سدیم خارجی از کولین استفاده شده است.منحنی B جریان پتاسیم را به تنهایی نشان می دهد.تفاوت بین Aو B (شکل پایینیA-B)مقدار و مدت زمان جریان سدیم ورودی را وقتی آکسون در آب دریاست نشان می دهد.مدت زمان ،مربوط به آزمایش در 8.5°C است.



ابتدا جهش جریانی با زمان چند میلی ثانیه وجود داشت که خازن غشا را تخلیه می کرد.بعد از آن جریانی به سمت داخل مشاهده کردند که اگر غشا به منبع ولتاژ گیرشی وصل نمی شد باعث واقطبش بیشتری می شد.زمان و مقدار این جریان ورودی به مقدار پله واقطبش و ولتاژ اولیه ای بستگی داشت که پله از آن درست شده بود.جهت جریان در 1 یا 2 میلی ثانیه از داخل به خارج عوض شد که مقدار و پویایی آن نیز به اندازه ولتاژ پله و پتانسیل غشای مقدم بر آن بستگی داشت.این جریان خروجی وقتی که واقطبش گیرشی اعمال می شد،به مدت دهها میلی ثانیه اما زمانی که غشا بازقطبیده می شد به سرعت کاهش می یافت.بر اساس مدل می توان این فرضیه را بیان کرد جریان ورودی بر اثر یون های سدیم ،و جریان تاخیری خروجی بر اثر پتاسیم بوده است.
زمانی که واقطبش پله ای به غشایی با ولتاژ گیرشی اعمال شده بود،رسانایی پتاسیم به تدریج و با یک انحنا تا مقدار نهایی خود افزایش یافت.رسانایی پتاسیم در پاسخ به پله بازقطبش یا فراقطبش ،بدون هیچ انحنایی به سمت نهایی پایین تر خود کاهش یافت ،با افزایش دامنه واقطبش پله ای ،هم آهنگ افزایش رسانایی پتاسیم و هم مقدار نهایی حاصل به طور یکنواخت زیاد می شدند .


http://i30.tinypic.com/5ttd6q.jpg



شکل2-3)زمان رسانایی سدیم،gNa و رسانایی پتاسیم gK مربوط به واقطبش 60mv.منحنی های پیوسته به ولتاژ پله ای اعمال شده مربوط می شوند.منحنی های خط چین اثر بار قطبش غشا را بعد از دو فاصله ای که توسط خط چین های عمودی در شکل بالا مشخص شده اند،نشان می دهد.


هاجکین و هاکسلی برای تشریح پویایی این رسانایی در جستجوی یک تابع ریاضی بودند که افزایش انحنا دار و کاهشی بدون انحنا داشته باشد.آنها تابع



را انتخاب کردند.مقدار اولیه این تابع و مقدار نهایی آن است.اگر مقدار نهایی بزرگتر از مقدار اولیه باشد ،b باید منفی و گذار از a+b تا a انحنا خواهد داشت.از طرف دیگر اگر مقدار نهایی کمتر از مقدار اولیه باشد ،b باید مثبت باشد و گذار هیچ انحنایی نخواهد داشت.نابر این این تابع افزایش انحنا دار کاهش بدون انحنای رسانایی پتاسیم را روشن می سازد.این تابع شکل مدل آنها را مشخص می کند.
مرحله بعد پی ریزی مدل ،انتخاب مقادیر پارامتر های a,b,c,d بود به طوری که با داده های آزمایشی متناسب باشند.برای مثال با d=4,a=1,b=-1,c=-1 منحنی مشابه با شکل زیر نتیجه می شود که رفتار رسانایی پتاسیم در پاسخ به واقطبش را نشان می دهد. شکلC 2-2

اما این مقادیر هنوز مطابقت کمی معادله با داده های فیزیولوژیک را ممکن نمی سازد.برای این تناسب کمی ،d برابر با 4 انتخاب شد و پارامترهای c,b,aبه متغیر های جدید و تبدیل شدند،بنابر این معادلات رسانایی پتاسیم به صورت زیر در آمدند.


که در آنها یک ثابت بوده و و به پتانسیل غشا بستگی داشتند.در نتیجه رسانایی پتاسیم تابعی از هم ولتاژ و هم زمان بود.بستگی ولتاژی در دو پارامتر و به پتانسیل غشا از آزمایش های گیرش ولتاژ در شکل زیر به دست آمده است.

http://i30.tinypic.com/30u6af7.jpg



شکل4-2)بستگی ولتاژ 6 پارامتر اصلی رساناییهای سدیم و پتاسیم در مدل هاجکین=هاکسلی


معادلات مشابهی برای بیان رسانایی سدیم به دست آمده است.زمانی که واقطبش پله ای به غشای با ولتاژ گیرشی اعمال می شد،رسانایی سدیم با یک انحنا افزایش می یافت از یک مقدار اوج می گذشت و سپس دوباره به مقدار پایینی افت می کرد.رسانایی سدیم در پاسخ به فراقطبش پله ای به سرعت و بدون انحنا افت پیدا کرد.هاجکین و هاکسلی برای افزایش انحنا دار و کاهش سریع و بدون انحنای رسانایی سدیم مجددا از تابع معادله

با d=3 استفاده کردند .آنها برای توجیه افت کند تر در زمان اعمال واقطبش از همین تابع با d=1 استفاده کردند.پارامتر ها (, , , )مجددا با داده ها مطابقت داده شد.و پویایی رسانایی سدیم به صورت معادلات دیفرانسیل خطی در نظر گرفته شد.



با استفاده از این معادلات و شکل1-2و صرف نظر کردن از پمپ های سدیم می توان جریان کل غشا ،i،را به صورت تابعی از زمان و ولتاژ بیان کرد.

[Hoghoogh]

معادلات بالا به عنوان مدل هاجکین هاکسلی شناخته شده اندکه برای آکسون ماهی مرکب با ولتاژ یا فضای گیرشی به دست آمده اند.اما بعدا نشان داده شد که از این معادلات برای حالت غیر گردشی و دندریت های مهره داران و آکسون های غلاف (میلین)دار می توان استفاده کرد.

http://i28.tinypic.com/29efwx.jpg


شکل5-2)شبیه سازی عددی مدل هاجکین هاکسلی که پتانسیل عمل منتشر شده (منحنی V)و رساناییهای سدیم و پتاسیم را با استفاده از ثابتهای تجربی مناسبC ° 18.5 نشان می دهد.


اکثر مدل هایی که مکانیسم تحریک غشا را توصیف می کنند،دارای مفهوم الکترونیکی مدل تئوری غشای هاجکین-هاکسلی میباشند.


مدل غشای لوییس(The Lewis Membrane Model)


ادوین.ر.لوییس چندین مدل الکترونیکی غشا که بر اساس معادله های هاجکین-هاکسلی بود،ممنتشر کرد.رسانایی(کندوکتانس) پتاسیم و سدیم ،اتصال های سیناپسی،و دیگر عملکرد های مدل توسط ترانزیستور های جدا از هم و قطعات مربوطه تحقق می یابند.همه این ها مدار های موازی هستند که که بین دو گره قرار دارند که داخل و خارج سلول را بیان می کنند.

در این جا ما مدل لوییس را که در سال 1964 منتشر کرد بررسی می کنیم.
لوییس متوجه شد که رسانایی سدیم و پتاسیم که با استفاده از قطعات الکترونیکی به شکل فیلتر های اکتیو (بلوک دیاگرام شکل زیر)در حالیکه خروجی مدل ولتاژ ترا سلولی(transmembrane voltage) است.جریان پتاسیم می تواند توسط ضرب ولتاژ متناظر ( )در ان به دست آید.




http://i29.tinypic.com/2i0zls8.gif


در نتیجه شکل بالا یک قیاس دقیق فیزیکی با مدل هاجکین-هاکسلی است.و رفتار ولتاژ خروجی مطابق با محاسبات معادله های هاجکین-هاکسلی می باشد.

مدار الکترونیکی مدل لوییس نه تنها امکان قرار دادن و متفاوت ساختن ثابتهای , , , , را که در فرمول های هاجکین-هاکسلی وارد می شدند را داشت همچنین h,τm,τnτ را که باعث بهبود معادله های هاجکین-هاکسلی می شدند را هم داشت.

هدف تحقیق لوییس شبیه سازی رفتار شبکه عصبی،شامل نرون های مزدوج است،که هر کدام توسط یک مدل نرونی شبیه سازی می شوند.

در مدل الکترونیکی ولتاژ غشا های بیولوژیکی در 100 ضرب می شوند،تا برای مدار الکترونیکی مناسب شوند.در مورد کمیت های دیگر ،همان مقادیر اصلی برای غشای سلول استفاده می شوند.
در زیردر مورد اجزای مدل به طور جداگانه بحث می شود.


رسانایی الکتریکی پتاسیم
در شکل زیر مدار مدل کندوکتانس سدیم نشان داده شده است.


http://i31.tinypic.com/kcci8o.gif


تابع کندوکتانس پتاسیم ،توسط ولتاژ غشای شبیه سازی شده توسط یک فیلتر اکتیو غیر خطی(که بر اساس مدل هاجکین –هاکسلی است و در شکل دور آن خط کشیده شده)به وجود می آید.سه مقاومت در فیلتر ،زمان تاخیر،زمان صعود، زمان نزول را کنترل می کنند.میزان کندوکتانس پتاسیم توسط یک پتانسیومتر- که تنظیم کننده اندازه یک تقویت کننده است- تنظیم می شود.مدار تقویت کننده تابع را می سازد که در آن ،اختلاف پتانسیل بین ولتاژ پتاسیم در سلول و ولتاژ غشا می باشد.تقویت کننده بر اساس تابع درجه دومی از دو دیود می باشد.

رسانایی الکتریکی سدیم
در مدار مدل کندوکتانس سدیم،لوییس تقویت کننده را بر این اساس که ولتاژ یون سدیم در حال تعادل حدود 120 میلی ولت بیشتر از ولتاژ استراحت آن است حذف کرد.به این دلیل که ما به تغییرات کمتری در ولتاژ غشا علاقه مند هستیم ،گرادیان یون های سدیم ممکن است ثابت در نظر گرفته شود.مدار زیر مدل شبیه سازی کننده کندوکتانس سدیم را نشان می ددهد.



http://i30.tinypic.com/2efjdxh.gif


ثابت زمانی عدم فعالیت(inactivation) توسط یک varistor(یک دیود نیمه هادی،با مقاومت وابسته به ولتاژ اعمالی)تعریف می شود،که تقریبا از مدل هاجکین –هاکسلی پیروی می کند.

پتانسیل عمل شبیه سازی شده
با اتصال اجزای مدل غشا در شکل زیر و تحریک مدل به طور مشابه با تحریک آکسون حقیقی،مدل یک پتانسیل عمل غشایی ایجاد می کند.این پتانسیل شبیه سازی شده به دقت از پتانسیل عمل طبیعی پیروی می کند.


http://i27.tinypic.com/2aqfcz.gif



http://i25.tinypic.com/vyqvqh.gif


A)یک پتانسیل عمل شبیه سازی شده توسط مدل لوییس
B)سری پتانسیل عمل های شبیه سازی شده توسط مدل لوییس


منابع:
Plonsey_Bioelectricity-A Quantitative Approach 3rd ed

BIOELECTROMAGNETISM

و کتاب مهندسی پزشکی (ترجمه ی دکتر هاشمی گلپایگانی )

[Hoghoogh]

استخراج سیگنال های قلبی جنین توسط نرم افزار LabVIEW


http://i41.tinypic.com/14145fq.jpg



یكی از كاربردهای گسترده پزشكی از راه دور كه امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته، انتقال سیگنال های ECG از طریق اینترنت است . نرم افزار لب ویو این امكان را به كاربر می دهد تا به راحتی و در فضایی كاملا مهندسی این اطلاعات را ارسال كند. Labview در واقع ابزار یك میزكار(Workbench) مهندسی بوده كه حالت پیشرفته یك زبان برنامه نویسی گرافیكی است و زمان زیادی از تولد آن نمی‌گذرد. اساس برنامه نویسی مطابق با اصطلاحات مهندسی نامگذاری شده اند و به همین دلیل كار كردن با آن برای یك متخصص بسیار راحت است و این قدرت را به فرد می دهد كه ایده ذهنی خود را بدون درگیر شدن با اصول و كلمات برنامه نویسی مبتنی بر متن پیاده سازی كند و نتیجه آن را تحلیل كند.نرم افزار LabVIEW وToolkit های مرتبط با آن، مانند (Advanced signal processing Toolkit (ASPT و (Digital Filter Design Toolkit (DFDT محیطی كارامد و ابزاری مناسب جهت رفع مشكلات پردازش سیگنال ECG برای كاربر ایجاد می كند. دراین پروژه از این نرم افزار قدرتمند برای حذف نویز،آنالیز و استخراج سیگنال ECG جنین و در نهایت انتقال این سیگنال از طریق اینترنت استفاده شد . این راه كار نه تنها در تشخیص بیماری های قلبی موثر است بلكه راهی است برای پردازش دیگر سیگنال‌های حیاتی نظیرEEG و EGG و ....


دستگاه الكتروكاردیوگراف ، سیگنال های الكتریكی قلب را به صورت نموداری بر حسب ولتاژ نمایش می دهد. آشكارسازی پیك های R و كمپلكس QRS در یك سیگنال ECG اطلاعاتی در مورد ریتم قلبی، سرعت هدایت ،شرایط بافت های داخل قلبی ، عوارض قلبی و پاسخ قلب بیمار در برابر داروهای مختلف را آشكار می سازد. نوار قلب جنین نیز شامل فاكتورهای مهمی در مورد شرایط سلامتی جنین است و می تواند یك ابزار تشخیصی قابل توجه باشد. همانند ECG افراد بالغ ،كمپلكس ECG وتغییرات ریتم قلبی جنین دو پارامتر مهم اندازه گیری هستندكه می توانند از ECG استخراج شوند.

هدف این پروژه جداسازی سیگنال ECG جنین از ECG مادر با استفاده از فیلتر تطبیقی و نرم افزار LabVIEW و در نهایت ارسال این سیگنال از طریق اینترنت و شبكه است.

سیگنالی كه از شكم مادر به دست می آید تركیبی از ECG جنین €ECG مادر و نویز است كه نویز ها در مرحله پیش پردازش حذف می شود. به طور كلی سیگنال ECG ثبت شده اغلب توسط نویز و آرتیفكت آلوده می شود :

این نویز ها عبارتند از :
1- تداخل خطوط نیرو
2- آرتیفكت های حركتی
3- نویز ناشی از دیگر بیو پتانسیل های حیاتی ( EMG ، EGG و...)
4- انحراف از خط مبنا

در بخش سخت افزاری با استفاده از فیلتر های پایین گذر ،بالا گذر، فیلتر حذف برق شهر ( NOTCH FILTER) و نهایتا استفاده از فیلتر میان گذر و استخراج طیف فركانسی HZ2 تا HZ158 نویز های موجود را حذف كردیم. برای این منظور از 8 كانال برای استخراج ECG جنین استفاده شد ، سیگنال ECG سینه ای مادر نیز توسط سه لید سینه ای و سیگنال شكمی را توسط 5 لید شكمی ثبت شدند .

ثبت سیگنال قلبی و پردازش

از سال 1960 روش های مختلفی برای آشكارسازی نوار قلب جنین شكل گرفت.بیشتر این روش ها روی تركیب سیگنال های چند كاناله متمركز هستند.یك روش مستقیم تفریق ECG سینه ای مادر از ECG مخلوط شكمی است.روش دیگر به كارگیری آنالیز مولفه های مستقل (ICA) است كه روشی برای بازیابی سیگنال های مخفی مستقل از یك مشاهده چند كاناله است.رهیافت دیگر استفاده از فیلتر تطبیقی (ADF) است كه در این طرح از این روش استفاده شده است .


روش آنالیز مولفه های مستقل (ICA)
ICA با فرض اینكه مولفه ها از نظرآماری مستقل هستند مولفه های مورد نظر را از تركیبشان استخراج می كند. فرض كنید كه مشاهد X یك Superposition از سیگنال منبع S است به طوری كه می توان گفت:


كه A نشان دهنده یك ماتریس مختلط است.فرض استقلال آماری سیگنال های S به شما اجازه می دهد كه هردو مشاهده نا شناخته S و A را از مشاهده X تخمین بزنید. در اینجا ECG مادر و ECG جنین می توانند به عنوان مولفه های مستقل كه بخش هایی از S هستند پردازش شوند.در حالی كه X از ثبت ECG اصلی تشكیل شده است.با اجرای ICA شما می توانید تخمینی از S به دست آورید. در واقع هر دو سیگنال ECG مادر و ECG جنین به دست می آید . با استفاده از جعبه ابزار LabView ASPT می توان به آسانی یك FHR) Fetal Heart Rate)‌ مناسب استخراج كردكه در شكل 1 نشان داده شده است.

در شكل 1 ، ورودی های تابع ICA ، سیگنال های ECG به دست آمده از 8 كانال(5 كانال شكمی و3 كانال سینه ای) هستند. سیگنال ECG جنین به عنوان یكی از مولفه های مستقل از خروجی به دست می آید.





http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol.jpg




شكل 2 سیگنال ECG شكمی و ECG جنین استخراج شده توسط ICA را به ترتیب نشان می‌دهد.همان طور كه در شكل مشاهده می كنید ECG مادر به طور موثری تضعیف شده و ریتم قلب جنین به طور دقیق مشخص شده است.





http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol2.jpg





روش استفاده از فیلتر تطبیقی

فیلتر تطبیقی این امكان را به ما می دهد تا با داشتن یك مقدار مرجع، شاخص اجرایی مورد نظرمان را بر اساس تنظیمات داخلی بهینه سازی كنیم. فیلتر های تطبیقی در محدوده وسیعی از جمله حذف نویز مورد استفاده قرار می گیرند. در آشكار سازی ECG جنین ، در واقع ECG مادر نویز محسوب می شود كه در شكل 3 نحوه حذف آن به كمك ADF نشان داده شده است.





http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol3.jpg




پارامترهای نشان داده در شكل 3 به شرح زیر هستند:
(d(k‌:سیگنال شكمی كه شامل سیگنال مطلوب‌(FECG)s(k)‌ و سیگنال نویز (MECG)n(k) است.


(r(k:‌ ‌سیگنال مرجع ECG سینه ای است كه وابسته به(n(k و مستقل از(s(k بوده كه در نتیجه عبور آن از فیلتر تطبیقی w(z) تخمینی از (n(k‌‌به دست می‌آید كه در نهایت به دنبال تفریق از (dk) تخمینی از FECG به دست می آید.



LMS : الگوریتم Least Mean-Square جهت پیدا كردن مناسب ترین ضرایب برای بهینه سازی فیلتر استفاده می شود.


در واقع اساس كار ADF ،مینیمم كردن خطا بین سیگنال منبع و سیگنال نویز است. پیاده سازی این روش را در نرم افزار LABVIEW در شكل 4 مشاهده می كنید.


همان طور كه در شكل4 نشان داده شده است یك نویز سفید توسط EMB Uniform White Noise Waveform تولید می شود كه به وسیله یك جمع كننده با سیگنال ورودی جمع می شود و سیگنال آماده پردازش را تولید می كند.





http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol4.jpg



سیگنال ورودی كه یك سیگنال نوسانی است توسط Frequncy Sweep Generator Express VI تولید می شود. ورودی فیلتر ( LMSسیگنال نویز) به عنوان سیگنال Refrence در نظر گرفته می شود. فیلتر LMS توسط دو عدد ثابت بهینه می شود كه این اعداد عبارتند از: مرتبه فیلتر و ضریب همگرایی.


توجه كنید كه خروجی فیلتر LMSدر واقع تخمینی از نویز است، بنابراین لازم است خروجی آن از سیگنال نویزی كم شود تا سیگنال بدون نویز به دست آید. سیگنال آلوده به نویز و سیگنال بدون نویز را به یك بلوك مقایسه گر داده و در نهایت خروجی را كه تقریب مناسبی از سیگنال بدون نویز ورودی است به بلوك Wave Form Graph داده تا سیگنال خروجی را مشاهده كنیم. شكل 5 سیگنال آلوده به نویز و سیگنال خروجی بدون نویز را نشان می دهد.



http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol5.jpg


بر اساس همین روش و با استفاده از فیلتر تطبیقی در نرم افزار Labview می توان به سیگنال ECG جنین دست یافت. طریقه نوشتن برنامه در شكل 6 نشان داده شده است.





http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol6.jpg




در شكل 7 مشاهده می كنید كه فیلتر تطبیقی با تنظیمات و Step Size مناسب می تواند ECG مادر را تخمین زده و ECG جنین را استخراج كند.



http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol7.jpg



ارتباط سریال
نحوه ارتباط مدارات خارج از رایانه با برنامه LabVIEW را به دلیل سادگی ارتباط و كم كردن هزینه ها ،به صورت سریال انتخاب كرده ایم. انتقال سریال اطلاعات به رایانه دارای محدودیت هایی است كه مهم ترین این محدودیت ها، فركانس كاری سیستمی است كه از طریق پورت سریال به تبادل اطلاعات با رایانه می‌پردازد. در مورد ECG به دلیل پایین بودن فركانس ضربان قلب، استفاده از این ارتباط مشكلی را به وجود نمی آورد.




مدار واسط بین رایانه و مدار دریافت كننده سیگنال قلبی
ارتباط سریال USART یكی از پروتكل هایی است كه توسط انواع كامپیوترها نیز حمایت می شود لذا برای برقراری ارتباط بین میكروكنترولر و كامپیوتر غالبا از این روش استفاده می شود .


بعضی از انواع AVR تنها از ارتباط سریال UART پشتیبانی می كنند، به این معنی كه ارتباط سریال تنها به صورت آسنكرون قابل انجام است و انواع پیشرفته تر میكروكنترلر های AVR می توانند به صورت سنكرون و آسنكرون ارتباط برقرار كنند.این دو نوع ارتباط سریال از نظر محل بیت ها در داخل رجیستر ها ، نحوه تولید نرخ ارسال و دریافت اطلاعات و عملكرد بافر مربوط به ارسال اطلاعات كاملا مطابقت دارند و تنها عملكرد بافر مربوط به دریافت اطلاعات در ارتباط سریال USART بهبود یافته است.

پس از به دست آوردن سیگنال تقویت شده ECG ، اولا باید این سیگنال آنالوگ تبدیل به دیجیتال شود تا برای رایانه قابل فهم باشد و ثانیا به دلیل اینكه می خواهیم به صورت سریال این اطلاعات را ارسال كنیم ، بایستی این اطلاعات به صورت سریال كدگذاری شوند بعد عمل ارسال صورت بگیرد.برای انجام این دو كار به راحتی می‌توان از میكروكنترل های AVR استفاده كرد. از آنجا كه برای برقراری ارتباط سریال با رایانه ناچاریم از 232(RSپورت سریال) استفاده كنیم، لازم است به نحوی بتوانیم سطوحTTL ایجاد شده توسط میكرو و 232RS را به یكدیگر تبدیل كنیم. عموما برای تبدیل این سطوح ولتاژ به یكدیگر از تراشه 232Max یا 233Max استفاده می شود.



استفاده از این قطعه بسیار ساده و در عین حال ضروری است. نكته بسیار جالب این تراشه این است كه با تغذیه 5 ولتی در خروجی های 232MAX ولتاژهای 10- و10+ ولتی را تولید می كند. انجام این كار به چهار خازن 1تا22 میكروفاراد نیاز دارد كه عموما از خازن 22 میكرو فارادی كه به پایه های آن متصل می شوند صورت می گیرد. این خازن ها ولتاژها را از داده های قبلی در خود ذخیره كرده و با جمع آن ها داده ها را به 232RS تبدیل می كند. آنچه كه باید در اینجا مورد توجه قرار بگیرد، این است كه چون ورودی سریال Labview فقط می‌تواند از نوع رشته ای باشد، به همین دلیل خروجی میكرو را نیز باید به صورت رشته در نظر گرفت.

ازجمله قابلیت های بسیار خوب LabVIEW داشتن برنامه های كاربردی و مفید در كتابخانه خود است كه از جمله این برنامه ها،برقراری ارتباط سریال بین LabVIEW و پورت سریال است كه می توان با ایجاد تغییرات اندكی در خروجی این برنامه، به هدف خود رسید. برای این كار لازم است كه ورودی رایانه را به وسیله یك مبدل كه در خود نرم افزار وجود دارد، از آرایه به استرینگ تبدیل كرد و پس از عبور دادن از فیلترهای مورد نظر و انجام عمل پردازش توسط یك نمودار آن را نمایش داد.

ارسال سیگنال از طریق اینترنت و شبكه
بخش بعدی پروژه ارسال سیگنال های جنین از طریق اینترنت و شبكه است‌. در این قسمت از پروتكل TCP/IP استفاده شده است.





http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_begol8.jpg



پروتكل ها
پروتكل به زبان عمومی است كه در ارتباطات رایانه ای مورد استفاده قرار می‌گیرد . یك پروتكل ارتباطی، روشی تعریف شده است كه به شما اجازه می‌دهد تا مشخص كنید كه چه داده ای را به كجا ارسال كنید .


مزایای استفاده از این پروتكل نسبت به دیگر پروتكل ها عبارت است از :
به كمك این پروتكل (TCP/IP) برقرار كردن ارتباط بین چندین رایانه كه از سیستم عامل های متفاوت استفاده می كنند امكان پذیر است. رایانه هایی كه به صورت شبكه با یكدیگر ارتباط دارند می توانند در فواصل بسیار دور نسبت به یكدیگر قرار داشته باشند. به عبارت دیگر به كمك این پروتكل می توانید فرایند دریافت اطلاعات را روی یك رایانه شخصی در ایران انجام دهید، سپس نتایج حاصله را از طریق اینترنت برای رایانه ای دیگر در كشور دیگر ارسال كرده و به صورت آنلاین نتیجه را مشاهده كرده و از صحت انتقال اطلاعات اطمینان حاصل كنید. البته هیچ لزومی ندارد كه رایانه های شبكه شده در فواصل دور نسبت به یكدیگر قرار گیرند. آنچه كه در این پروتكل ارتباطی نیاز دارید سخت افزار و نرم افزار مناسب جهت اتصال به یك شبكه رایانه ای است.شایان ذكر است كه این شبكه بایستی پروتكل TCP/IP را پشتیبانی كند.


TCP و IP مخفف عبارت Transmition Control Protocol و Internet Protocol هستند. IP داده های مورد نظر را كه در اصطلاح به آن ها datagram می گویند تقسیم كرده ، سپس آن ها را ارسال می كند. IP به صورت هوشمند عمل نمی كند، بدین معنی كه هیچ گونه سیگنال hand shaking را برای رایانه مقصد ارسال نمی‌كند.


این محدودیت می تواند باعث بروز مشكلات عدیده ای شود. عملكرد پروتكل IP را می توان نظیر ارسال یك نامه از طریق پست معمولی در نظر گرفت. در ارسال نامه به روش معمولی تضمینی مبنی بر رسیدن بسته به مقصد وجود ندارد. در مورد پروتكل IP نیز هیچ گونه ضمانتی مبنی بر دریافت datagram توسط گره مقصد وجود ندارد. ولی پس از آن TCP ظهور كرده و به پروتكل IP افزوده شد. TCP/IP عملیات hand shaking را انجام می دهد و ارسال datagram ها را نیز به مقصد تضمین می كند.


مراحل فرایند برقراری ارتباط در یك رایانه میزبان به صورت زیر است :
1 - درخواست برقراری ارتباط TCP، در صورت عدم پاسخ توسط برنامه سرویس دهنده، برای جلوگیری از توقف برنامه خطای time out در برنامه گنجانده شده است.
2 - نوشتن داده ها، لازم است كه داده ها همواره به صورت رشته ای منتقل شوند.
3- قطع ارتباط .TCP
مراحل برقراری ارتباط در رایانه هدف به صورت زیر است:
1- انتظار برای دریافت یك درخواست ارتباطی .TCP
2- خواندن داده ها، داده ها همواره به صورت رشته ای دریافت می شوند.
3- قطع ارتباط .TCP
جهت ارسال سیگنال ها ابتدا آدرسIP كامپیوتر هدف و پورت باز آن تعیین می شود.
پورت اختصاصی نرم افزار لب ویو جهت ارسال و دریافت سیگنال ها از طریق اتصال TCP/IP پورت 3363 است كه باید در نرم افزار فرستنده و گیرنده سیگنال فعال شده باشد. البته این پورت در تنظیمات نرم افزار به صورت پیش فرض بوده و امكان تغییر آن به شماره پورت دلخواه نیز وجود دارد.


در VI نوشته شده زیر ابتدا در بلوك TCP Open Connection آدرس IP و پورت كامپیوتر هدف مشخص شده و سپس سیگنال استخراج شده جنین پس از تبدیل شدن به یك آرایه در یك حلقه While كلیه اعداد آن به صورت رشته ای تبدیل می‌شود و از طریق بلوك TCP Write اطلاعات ارسال می شوند.


در سوی دیگر كامپیوتر هدف در حالت انتظار قرار گرفته و توسط VI زیر تك تك سیگنال ها دریافت شده و به صورت شكل موج نمایش داده می شوند.


نتیجه‌گیری
همانطور كه عنوان شد LabVIEW نرم افزاری قوی در ایجاد ارتباط سریال است كه برنامه نویسی آن آسان بوده و به صورت بلوكی است. در فضای خارج از كامپیوتر نیز می توانیم از میكرو كنترلر های مختلفی مانند 8051 ، AVR ، PLC و... استفاده كنیم. طرحی كه در این بخش جهت استفاده از نتیجه حاصله از ایجاد ارتباط سریال بین میكروكنترلر AVR و برنامه نرم افزاری LabVIEW و در نهایت ارسال آن از طریق اینترنت گرفته شده، ثبت FECG است. این امر در نتیجه پیش پردازش هایی در نرم افزار لب ویو این امر محقق شده و در نهایت سیگنال حاصله به رایانه دیگر از طریق اینترنت یا شبكه ارسال می شود.


به عنوان طرح های آتی این امكان وجود دارد تا در نرم افزار لب ویو آریتمی های سیگنال قلبی جنین نیز استخراج شده و اطلاعات مختلف این سیگنال پس از استخراج جهت اهداف درمانی و تشخیصی به رایانه های دیگر در هر نقطه از جهان ارسال شود.

منابع
[1] Ping Gao, Ee-Chien Chang, Lonce Wyse, "Blind Separation of Fetal ECG From Single Mixture Using SVD and ICA".
[2]S.M.M. Martens, J.W.M. Bergmans, S.G. Oei , " Signal processing in non-invasive fetal electrocardiography"
[3] Kamran Jamshaid, Omar Akram, Farooq Sabir, Dr. Syed Ismail Shah, Dr. Jamil Ahmed, "Application of Adaptive and Non Adaptive Filters in ECG Signal Processing".
[4]Designing Filters Using the NI LabVIEW Digital Filter Design Toolkit- Developer Zone - National Instruments.htm
[5] SDSU Biomedical Engineering Student Projects.htm
[6‌]‌‌‌ میكرو كنترولرهای AVR و كاربرد های آن/مولف امیر ‌ره‌افروز ، تهران،"نص" ، 1385
[7‌]‌‌ راهنمای جامع ( LabVIEWلب ویو) زبان برنامه نویسی گرافیكی / نویسنده فربد قابوسی ، ویراستاران كوروش عظیمی ، مهدی صرافی - تهران : آفرنگ ، 1381 .منبع : ماهنامه مهندسی پزشکی




نویسندگان:
مسلم بگل (دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی دانشگاه علوم و تحقیقات تهران)
بشری عمید (فارغ التحصیل کارشناسی مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول)
ندا صادق جولا (فارغ التحصیل کارشناسی مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول)

منبع:www.iranbmemag.com

[Hoghoogh]

نخ‌های بخیه


بخیه معمول‌‌ترین روش بستن یک زخم یا بریدگی است. به کار بردن نخ‌های بخیه برای بستن زخم تنها پس از شستشوی زخم و زدودن اجسام خارجی مفید است و در غیر این‌صورت امكان بروز عفونت وجود دارد.

نخ‌های بخیه را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
1- نخ‌های بخیه قابل جذب (absorbable sutures):
نخ‌های قابل جذب قسمت عمده‌‌ای از استحکام مکانیکی خود را طی دوره‌ای دو ماهه از دست می‌دهند؛ نکته مهم تفاوت بین كاهش استحکام مکانیکی در طی فرآیند جذب و حذف مواد تخریب شده از بدن است. به این ترتیب که یک نخ ممکن است استحکام خود را در مدت کوتاهی از دست بدهد، اما به ماه‌ها و یا سال‌ها زمان احتیاج داشته باشد تا کاملاً جذب شود.

2- نخ‌های بخیه غیرقابل جذب (non absorbable sutures):
نخ‌های غیرقابل جذب قسمت عمده‌ای از استحکام مکانیکی خود را در بیش از دو ماه حفظ می‌‌کنند و باید پس از مدت زمان مشخص شده توسط پزشک، حذف گردند.

در غیر این‌صورت به‌عنوان جسم خارجی در بدن باقی می‌مانند.از نظر شکل فیزیکی می‌توان نخ‌های بخیه را به دو دسته تقسیم کرد:1- نخ‌های تک رشته‌ای (monofilament sutures)2- نخ‌های چند رشته‌ای (multifilament sutures) که خود شامل دو نوع بافته شده (Braided) و پیچیده (Twisted) هستند.


نخهای تک رشته ای انعطاف‌پذیرتر بوده و نسبت به چند رشته‌ای‌ها راحت‌تر گره می‌خورند. همچنین دقت گره بیشتری داشته و برای جراح امکان انجام روش‌های مختلف گره‌زدن را فراهم می‌کنند. علاوه براین به دلیل داشتن سطوح صاف، اصطکاک کمتری به هنگام عبور از بافت دارند و خطر پارگی بافت را کاهش می‌دهند.

این مساله بویژه در جراحی‌های قلب، چشم و اعصاب اهمیت دارد.نخ‌های بخیه از نظر منبع تهیه به دو دسته مصنوعی و طبیعی تقسیم می‌شوند.خصوصیات ایده‌آل برای انتخاب نخ‌های بخیه:1- کمترین واکنش بافتی را ایجاد کند؛ نخ بخیه به عنوان یک جسم خارجی می‌تواند منجر به تاخیر در زمان ترمیم زخم شود 2- دارای استحکام کششی کافی باشد.3- محیط مناسبی برای رشد باکتری‌ها فراهم نکند.4- قابل استریل کردن باشد.5- آلرژی‌زا و سرطان‌زا نباشد.6- انعطاف پذیر باشد.با توجه به خصوصیات انعطاف پذیری، زیست سازگاری نسبی و قابلیت تغییر شکل زیاد در پلیمرها، بیشتر نخ‌های بخیه از جنس مواد پلیمری ساخته می‌شوند. از آنجاکه نخ‌های بخیه در محل زخم و برای بستن آن بکار برده می‌شوند و این موجب وارد آمدن تنش‌های کششی در جهت بسته شدن زخم می‌گردد، استحکام کششی نخ‌های بخیه اهمیت زیادی می‌یابد.

انواع مختلف نخ‌های بخیه: نایلون‌ها (nylons or polyamides) نخ‌های نایلونی که عمدتاً از نوع nylon 6 و یا nylon 6,6 ساخته می‌شوند، رایج‌ترین نوع نخ‌های بخیه و از نوع غیرقابل جذب هستند. از نظر استحکام، نایلون را به فولاد پلیمری تشبیه کرده‌اند (استحکام کششی nylon 6,6 در حدود 76 مگاپاسکال و nylon 6 83 مگاپاسکال) و با توجه به اینکه پروتئین‌ها خود نوعی پلی‌آمید هستند، می‌توانند زیست سازگاری مورد نیاز را تا حد مطلوب تامین کنند. نخ‌های نایلونی خنثی بوده و برای بستن عمومی زخم‌ها استفاده می‌شوند. ضمن اینكه بیشترین کاربرد را در بستن زخم‌های درم و اپی‌درم دارند.

با توجه به اینکه از نظر ساختار شیمیایی شبیه بافت پوست هستند و با توجه به استحکام کششی بسیار بالای نایلون از آن برای بخیه‌ی تاندون و لیگامنت استفاده می‌شود. متداول‌ترین نوع نخ‌های نایلونی نوع تک‌رشته‌ای آن هستند كه از جمله مزایای آنها نسبت به چندرشته‌ای‌ها خواص زیر دستی راحت‌تر و همچنین کاهش خطر تجمع باکتری بین الیاف نخ‌های چندرشته‌ای است. نخ‌های چند رشته‌ای پلی‌‌آمیدی با نام تجاری ®Surgilon و ®Nurolon به صورت بافته شده وجود دارند. از جمله معایب نخ‌های نایلونی می‌توان به حساسیت‌زایی آنها اشاره کرد.

با توجه به اینکه نخ‌های نایلونی غیرقابل جذب هستند، اگر برای بخیه کردن بافت داخلی (مثل ماهیچه) استفاده شوند ، همچنین گاهی برای tendon ، چون امکان خارج شدن و نیز جذب آنها وجود ندارد، باقی ماندن آنها در بدن به عنوان یک جسم خارجی، می‌تواند التهاب و واکنش‌های بافتی ایجاد کرده و در نهایت منجر به حساسیت‌زایی شود. این امر که ناشی از هجوم سلول‌های ایمنی است، زمان مرحله اول ترمیم زخم را که مرحله‌ی هجوم سلول‌های سیستم ایمنی است، طولانی‌تر کرده و زخم دیرتر به مرحله ترمیم و ایجاد فیبروبلاست، می‌رسد و با تأخیر ترمیم می‌گردد. از نایلون‌ها همچنین برای بستن زخم قرنیه در جراحی عدسی‌های داخل چشمی (IOL) استفاده می‌شود.

vicryl® : می‌توان در بخیه‌ی بافت‌هایی مثل تاندون و لیگامنت از vicryl® که از جنس poly L-lacticacid (PLLA) /polyglycolicacid(PGA) و قابل جذب است و طبق نظر پزشکان استحکام موردنیاز را تامین می‌کند، استفاده کرد. این نوع نخ بخیه طی 60 تا 90 روز جذب می شود.

مشکل این نوع نخ بخیه braided multifilament بودن آن است ؛ همچنین تجزیه ی vicryl منجر به رهایش منومرهای اسیدی در محل زخم و کاهش PH زخم می شود.prolene® : از جنس polypropylene و غیرقابل جذب و خنثی است. از نوع نخهای تک رشته ای است و برای بخیه کردن بافت چشم ، عروق و تاندون از آن استفاده می شود.chromic Gut® : قابل جذب ، از جنس protein و در بافت هایی که دیرتر ترمیم می یابند ، استفاده می شود ؛ استحکام کافی برای استفاده در بافت عضلانی را ندارد. silk®: از جنس protein و به صورت braided است ؛

غیرقابل جذب است ، handlingعالی دارد و برای جراحی قلبی- عروقی ترجیح داده می شود. مشکل این نوع نخ تجمع میکروارگانیسم ها در بین الیاف است.stainless steel : نخ بخیه از جنس فولاد ضد زنگ که غیرقابل جذب است و برای رفع آن از پوست احتیاج به ابزار خاصی دارد. به صورت monofilament و twisted multifilament وجود دارد.


با توجه به مواردی که در مورد بیماران مشاهده کردم ، برای بعضی از بیماران محل زخم و ظاهر زخم ا لتیام یافته بیش از بیماری اصلی اهمیت دارد ؛ بنابراین انتخاب نخهای بخیه باید متناسب با نوع زخم و محل آن ، و شرایط بیمار صورت گیرد. هر نخ بخیه ای برای هر کاربردی مناسب نیست و باید با سنجیدن شرایط بهترین نخ را برگزید.

استفاده ازنخهای تک رشته ای به طور گسترده به دلیل پارگی کمتر بافت و توانایی کمتر در پناه دادن باکتری ها و handling بهتر رو به افزایش است.

در مجموع بازار نخهای بخیه استفاده از نخهای تک رشته ای را با رشد %15نشان می دهد.

در حال حاضر %13 مواد طبیعی ، %41 سنتزی غیرقابل جذب و %42 سنتزی قابل جذب استفاده می شود.امروزه استفاده از نخهای بخیه رهاکننده ی دارو در محل زخم که رهاکننده ی داروهای ضدالتهاب و آنتی باکتریایی در محل زخم هستند ، که می تواند راه حلی برای کاهش شدید خطر عفونت یا التهاب باشند و موجب تسریع فرآیند التیام شوند. Vicryl plus® اولین نخ آنتی باکتریایی است که در اندازه ی 2-2 ساخته شده و توانسته است تاییدیه ی FDA را نیز کسب کند. به نظر من می توان داروهای قلیایی را نیز دز صورتی که با داروهای ضدالتهاب منافات نداشته باشند ، به منظور جلوگیری از کاهش PH در محل زخم استفاده کرد.

منبع: http://bme.aut.ac.ir/brg

www.dezmed.com

[Hoghoogh]

پیوند های رگی



رگ‌های خونی شریانی، ‌ساختمان چند لایه‌ای مركب از كلاژن و الیاف الاستین، ماهیچه صاف، ساختار پیچیده، مواد پایه و اندوتلیوم دارند. رگ خونی به دلیل نحوه جهت‌گیری اجزاء فیبروز آن ناهمسان‌گرد است. پیوندهای رگی برای تعویض قسمت‌هایی از سیستم قلبی – عروقی طبیعی (اغلب پیوندهای انجام شده با قطر داخلی بیش از 5mmموفق بوده است) كه دچار بیماری شده و یا مسدود شده (بواسطه آلترواسكلروزیس، رسوبات سطوح داخلی كه در برابر عبور جریان خون مقاومت می‎كند و فشار خون را بالا می برد)، مورد استفاده قرار می‎گیرند. اغب پیوندهای رگی (رگ‌های مصنوعی) مورد استفاده از الیاف بهم بافته شده PET یا تیوب‌های اكسترود شده با دیواره متخلخل از جنس پلی‌تترا فلورو اتیلن یا پلی‌یورتان هستند. خصوصیت بسیار مهم این پیوندها، ‌تخلخل آنها است. وجود خلل و فرج در رگ مصنوعی مطلوب است چرا كه رشد بافت را تسریع می‎كند و باعث پذیرش پیوند بوسیله بافت‌های میزبان می‎گردد. البته خلل و فرج بیش از حد نیز باعث نشست خون می‎شود.


اغب رگ‌های مصنوعی قبل از انجام پیوند تحت فرآیند لخته شدن قرار می‎گیرند كه به منظور جلوگیری از نشست خون است. در راهكار دیگر، رگ‌های مصنوعی با كلاژن یا ژلاتین اشباع می‎شوند تا ابعاد پیوندها تصحیح گردد. غیر از تخلخل مناسب، عملكرد خوب و خصوصیات بخیه زنی، ‌درمان رضایت بخش (رشد سریع بافت)، ‌پایداری مكانیكی و شیمیایی (استحكام كششی خوب و مقاومت به تخریب) از دیگر پارامترهائی است كه یك رگ مصنوعی باید داشته باشد. تیوب‌های ساخته شده به منظور ایجاد خاصیت ارتجاعی، ‌نرم بودن و توده‌ای شدن، ‌بصورت چین خورده هستند. علاوه بر آن، ‌چین خوردن قابلیت انبساط یافتن و خم شدن تیوب‌های ساخته شده را بدون تاب خوردن و تمركز تنش فراهم می‎كند كه این خصوصیات برای رگ‌های مصنوعی بسیار با اهمیت است. رگ‌های مصنوعی از جنس پلی‌اتیلن ترفتالات (داكرون) بطور موفقیت‌آمیزی برای تعویض رگ‌های خونی با قطر بزرگ ( mm38-12 (مورد استفاده قرار گرفته‌اند. موضوع اصلی در پیوندهای رگی، ‌واكنش بین سطح ماده و خون است كه می‎تواند باعث تخریب سلول‌های خونی و ایجاد لخته گردد. زیست‌سازگاری الیاف و محصولات تهیه شده از PET بسیار مناسب است. به‎منظور كاهش خصوصیت لخته‌زائی و بهبود موفقیت عملكرد، سلول‌های اندوتلیال بر روی سطح رگ‌های مصنوعی از جنس PET كاشته می‎شود. این پیوندها در واقع كامپوزیتی از سلول‌ها و PET است. PTFE كشیده شده ( e-PTFE یا كورتكس) بطور وسیعی برای پیوندهای رگی با قطر متوسط (mm12-6) بكار برده می‎شوند. e-PTFE متخلخل با بكارگیری فرآیند اكستروژن اصلاح شده تهیه می‎گردد. سطح داخلی پیوندe-PTF، شكل‌گیری لایه نئواینتیما (بافت اندوتلیال جدید) را تسهیل می‎كند، كه از مشكلاتی مانند شكل گیری لخته خون ثابت و متحرك، جلوگیری به‌عمل می‌آورد. مكانیزم‌های اصلی شكل‌گیری نئواینتیما دقیقاً مشخص نیست.

جایگزینی قسمت‌های مسدود و یا باریك شده‌ی شریان‌های بزرگ یكی از جراحی‌های متداول پزشكی است. در حال حاضر بهترین پیوند عروقی مربوط به پیوند اتوگرافت است كه در آن بافت رگ از یك قسمت بدن بیمار به قسمت دیگری پیوند زده می‌شود. در اغلب موارد از ورید سافن به‌عنوان رگ اتوگرافت استفاده می‌گردد. مهمترین مشكل این نوع پیوند، لخته ساكن و متحرك و رشد اضافی اینتیما است. رشد بیش از حد سلول‌های ماهیچه‌ای صاف باعث تورم بافت اینتیما به درون رگ می‌شود كه اغلب در محل بخیه پیوند بوجود می‌آید. این امر باعث مسدود شدن رگ و یا كاهش جریان خون می‌شود. به نظر می‌رسد كه هم عوامل شیمیایی و هم مكانیكی در پیدایش این پدیده موثر هستند. سلول‌های خونی موجود در شریان‌ها در معرض تنش برشی بیشتری نسبت به سلول‌های وریدی قرار دارند، بنابراین سلول‌های خونی درون ورید پیوندی نسبت به تغییرات مكانیكی محیط جدید پاسخ جدی‌تری می‌دهند. در محل اتصال (به هنگام بخیه زدن) برروی بافت‌های اطراف كرنش مكانیكی اعمال می‌شود كه در افزایش رشد بافت موثر هستند. آسیب به سلول اندوتلیال و مرگ آن به هنگام پیوند رگ، پلاكت‌ها و انعقاد را تحریك می‌كند. برخی از محصولات آزاد شده از پلاكت‌ها در هنگام مهاجرت (مثل عامل رشد گرفته شده از پلاكت) باعث تحریك تكثیر سلول‌های ماهیچه صاف می‌گردد.

اگر نتوان از وریدهای بیمار برای اتوگرافت استفاده كرد، پیوند رگ مصنوعی بكار می‌رود. داكرون بافته شده ماده‌ای است كه نتایج بالینی مناسبی را برای پیوند رگ نشان داده است و بطور گسترده‌ای در رگ‌های مصنوعی با قطر زیاد یا متوسط استفاده می‌شود. قبل از كاشت نهایی رگ مصنوعی را در خون شخص قرار می‌دهند تا پیش لخته‌زایی صورت گیرد و نشت خون از دیواره رگ متوقف گردد. ماده مصنوعی پر مصرف دیگر برای رگ مصنوعی پلی تترافلورواتیلن (تفلون) است كه لخته‌زایی و رشد بافت اضافی كمی را نشان داده و تاكنون در رگ‌های با قطر بیش از 4 میلیمتر موفق بوده است. پیوندهای عروقی با قطر كمتر از 4 میلی‌متر، در مواردی نظیر جایگزینی رگ زیر زانو مورد نیاز است و بطور كلی ماده مطلوبی برای آنها یافت شده است. در رگ‌های با قطر كم، به جهت كاهش جریان خون، تماس بیومتریال با خون افزایش می‌یابد كه احتمال فعال شدن فرآیندهای انعقادی بیشتر می‌شود.

منبع : http://bme.aut.ac.ir/brg

[Hoghoogh]

سانتریفوژ

چکیده:
چنانچه ذرات در يك نمونه داراي جرم هاي متفاوتي باشند، مي توان براساس اختلاف جرم و تأثير نيروي ثقل آنها را از يكديگر جدا کرد. براي تسريع اين عمل از روشي به نام سانتريفوژ يا ميان گريزش استفاده مي شود. مبناي اصلي سانتريفوژ، اصل گريز از مركز است كه يكي از اصول فيزيك دوران محسوب مي شود. درحقيقت سانتريفوژ توسط نيروي گريز از مركز، ذرات سوسپانسيون را از مايع جدا مي كند. همچنين مي تواند باعث تفكيك دو مايع با تراكم متفاوت شود. اين مايعات مي توانند مايعات بدن باشند (مانند خون، سرم و ادرار). سانتريفوژ با ايجاد نيرويي چندين برابر نيروي جاذبه، باعث افزايش سرعت طبيعي جدايي ذرات با تراكم متفاوت مي شود.
در یک نگاه، سانتريفوژ يك چرخنده فلزي است با حفره هايي كه در آن نمونه هاي مورد نظر قرار داده مي شود و داراي موتوري است كه با سرعت انتخاب شده مي چرخد.




مقدمه:(سانتریفوژ چیست؟)
سانتریفوژ(1) یا دستگاه مرکزگریز دستگاهی است که در آن با استفاده از نیروی گریز از مرکز(2) مواد را از یکدیگر جدا می‌کنند. در این دستگاه محفظه‌ای که مواد جداشدنی در آن قراردارد معمولاً به کمک یک موتور به سرعت حول یک محور(3) می‌چرخد.
سانتریفوژ دستگاهی است که از آن برای چرخاندن مواد با سرعت بالا استفاده می‌شود. دانشمندان معمولاً دستگاه سانتریفوژ را برای جدا کردن ذرات جامد از یک مایع یا تقسیم مخلوط مایعات به اجزای مختلف آن به کار می‌گیرند.
1.Centrifuge
2.Eccentricity force
(محور چرخش)3.Axis of rotation
------------------------------------------------------------------
مخلوط را درون لوله‌ای قرار می‌دهند که طوری قرار داده شده‌است که با چرخش دستگاه، به سمت خارج از مرکز حرکت می‌کند و به حالت افقی قرار می‌گیرند. در این حالت، نیروی گریز از مرکز می‌خواهد که مخلوط را برخلاف مرکز سانتریفوژ براندو از این نقطه دور کند.در این حال ذرات یا مایع سنگین تر بیش تر به سمت بیرون (یا ته مخلوط) رانده می‌شود. وقتی سانتریفوژ از حرکت باز می‌ایستد، مواد به حالت غیر مخلوط(1)باقی می‌مانند. خون و سایر نمونه‌های بیولوژیکی را معمولاً به وسیله دستگاه سانتریفوژ جدا می‌کنند. سریع ترین سانتریفوژ با نام «فرامرکز گریز» با سرعت ۲۰۰۰۰۰ (http://www.medicblog.blogfa.com/)دور دردقیقه(2) می‌چرخد. از دستگاه‌های گریز از مرکز بزرگ برای انجام آزمایش بر روی خلبانان نظامی و فضانوردان استفاده می‌شود تا میزان مقاومت آنان در شتاب‌های بالااستفاده شود.


انواع دستگاه‌های مرکز گریز برای مصارف گوناگون ساخته شده‌است. نمونه‌های خانگی این دستگاه برای جداکردن آب از سبزی‌ها مثل کاهو و غیره بکار می‌رود. در نمونه‌های آزمایشگاهی برای جداکردن گلبول‌های خون (3) از پلاسما(4)استفاده می‌شود. دستگاه‌های صنعتی با موتورهای قوی و در ابعاد بزرگ برای جدا کردن مواد بکار می‌رود. در کار غنی‌سازی اورانیوم نیز از دستگاه‌های مرکزگریز گازی (5) استفاده می‌شود.


اين سيستم بر اساس نيروي گريز از مركز ساخته شده است . هر گاه جسمي با سرعت معيني حول يك مركز با محور دوران كند نيروئي در جسم متحرك و در جهت مماس بر مسير دوران و به سمت خارج از مركز ايجاد مي گردد،كه به نيروي فراگريز يا گريز از مركزموسوم است. مقدار آن از رابطه F=MRW2 (http://www.medicblog.blogfa.com/)كه در آن R شعاع دوران، M جرم جسم وW سرعت زاويه اي است بدست مي آيد. محور دوران ممكن است به سه حال قائم ، افقي يا مايل باشد.

1.Unalloyed
2.rpm
3.Blood cells
4.Plasma
5.Gas centrifuge
-------------------------------------------------------------------

قطعه اي كه در اين روش تهيه مي گردد داراي تميزي و سطوح صاف بوده و همچنين درجه خلوص(1) جسم به علت جابجا شدن در اثر نیروی گريز از مركززیاد مي گردد همچنين در اين روش احتياج به ماهيچه گذاري نيست .جنس قالب ممكن است از ماسه يا ماسه ماهيچه گرافيت و يا فلز باشد كه قالب ها اكثرا فلزي و از جنس چدن يا فولاد هاي مخصوص مي باشند ريخته گري سانتریفوژ ممكن است به سه زیر صورت باشد :


سانتريفوژ كامل:
در اين حالت محور دوران با محور قطعه ريخته شده يكي است و ضخامت قطعه (http://www.medicblog.blogfa.com/)معين و مشخص در تمام قطعه يكسان است .


نيم سانتريفوژ :
در اين حالت محور تقارن و محور دوران يكي است ولي سطوح و زوايا و حفره هايي كه در قطعه وجود دارد كه يكنواختي ضخامت قطعه را از بين مي برد و اين پستي و بلندي ها به كمك ماهيچه هاي مناسب در قالب تعبيه مي شود. قالب هاي نيم سانتريفيوژ اكثرا از ماسه ماهيچه و گرافيت ساخته مي شوند .


ريخته گري تحت فشار(2) سانتريفوژ:
در اين حالت قالب يا قالب ها به طور شعاعي حول محور دوراني قرار دارند و موقعي كه مذاب از مركز وارد شود تحت فشار مستقيم گريز از مركز قرار می گیرد.براي تهيه و توليد لوله ها ، سيلندر هاي چدني و غيره استفاده مي شود و از انواع آلياژ هاي فولادي و مس و نيكل در اين سيستم استفاده مي گردد.
1.Rate of candor
2.Impacted
---------------------------------------------------------------------
انواع سانتریفوژ:
سانتريفوژها به روش های مختلف تقسيم بندي مي شوند:
·تقسيم بندي برحسب سرعت چرخش (http://www.medicblog.blogfa.com/)
-1 سانتريفوژهاي با دور بالا
-2 سانتريفوژهاي با دور پايين
-3 سانتريفوژهاي اولترا
سانتريفوژهاي با دور بالا
دور دوران(1) آن بينrpm24000-21000و حداكثر rpm 30000است.
سانتريفوژهاي دور بالا براي بيشتر فرآورده ها استفاده مي شود .
همگي يخچال دار(2) مي باشند.
دو نوع سانتريفوژ با دور بالا وجود دارد: كم ظرفيت و پرظرفيت.

سانتريفوژ كم ظرفيت :با نمونه برداری گسسته(3) مي تواند ميكروارگانيزم ها، سلول ها، ويروس ها و ارگان هاي سلولي را جدا کند.


سانتريفوژ پرظرفيت:مدل پیوسته ای(4)است براي به دست آوردن مخمر و باكتري ازمحيط كشت(5)، پروتئين از نمونه ها و ويروس و باكتريوفاژ از نمونه هاي رقيق شده(6).


سانتريفوژهاي با دور پايين
دور دوران آن بين rpm 2000-6000 با حداكثر. rpm 8000
در هر دو فرم يخچال دار و بدون يخچال (7)موجود هستند.
بيشتر برای سانتريفوژ كردن سلول هاي خوني يا ذرات حجيم استفاده شده و براي جداسازي ذرات ريز سرعت آن كافي نیست.

[Hoghoogh]

سانتريفوژهاي اولترا
در اولترا rpm 100000-75000 با حداكثر rpm 120000 است.
براي تفكيك مواد تشكيل دهنده سلولي كاربرد دارند.

1.Rotation
2.Refrigerant
3.Discrete
4.Attached
5.Medium
6.Attenuate
7.Non Refrigerated

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
همگي داراي يخچال است. زيرا در دورهاي بالا اصطحكاك(1) هوا باعث گرم شدن دستگاه و درنتیجه تخريب پروتئين ها مي شود.




منبع:medicblog.blogfa.com

اولتراها معمولا در مراكز تحقيقاتي استفاده مي شوند.


سانتريفوژهاي شناور:
به این نامهانيز خوانده مي شوند،Swing out - Swing bucket Horizoatal head .
در اين نوع سانتريفوژها جايگاه قرار گرفتن نمونه ها طبق نيروي ثقل(وزن)، عمود بر زمين است. اما با شروع حركت سانتريفوژ، جايگاه نمونه ابتدا از حالت عمودي زاويه پيدا كرده و سپس كاملا شناور شده و طبق نيروي گريز از مركز به سمت خارج و به حالت افقي با سطح زمين در مي آيد، لذا به آن نوع شناور يا Swing گفته مي شود.
به طور خلاصه در اين نوع سانتريفوژ، در حالت توقف وضعيت عمودي و در حالت دوران نمونه ها وضعيت افقي با سطح زمين دارند.

1.Friction
--------------------------------------------------------------
در اين نوع سانتريفوژ، ذرات معلق بر اثر نيروي گريز از مركز به بخش خارجي، يعني انتهاي لوله ها رانده مي شوند و رسوب(1) به صورت يك لايه تقريبا يكنواخت در ته لوله تشكيل مي شود. در پايان عمل، لوله هاي حاوي نمونه مجددا به حالت عمودي درآمده، رسوب در ته لوله و محلول شفاف(2) در بالاي آن قرار مي گيرد.
سانتريفوژهاي زاويه ثابت:
با نام هاي Fixed angle / angle head خوانده مي شوند.
در آن لوله حاوي نمونه نسبت به محور دوران يك زاويه ثابت دارد.
اين زاويه از 25 تا 45 درجه مي تواند متغير باشد.
در اين نوع سانتريفوژ نيز ذرات معلق براثر نيروي گريز از مركز به سمت خارج محور دوران رانده مي شوند اما برخلاف سانتريفوژهاي شناور رسوب در جدار و بخشي از كف لوله كه در قسمت خارجي محور دوران قرار دارد، رانده مي شود.
البته هر قدر اين زاويه نسبت به محور دوران كمتر باشد، رسوب بيشتر در جداره تشكيل مي شود و اگر زاويه بيشتر باشد، رسوب بيشتر در كف تشكيل مي شود.
شكل آئروديناميك (3)روتور، اجازه دوران در دور بالاتر و رسوب ذرات ريزتر را مي دهد. لذا ميزان رسوب دهي اين نوع سانتريفوژ از نوع شناور بالاتر است.
اگر در نوع شناور بخواهيم مانند زاويه ثابت، از دور بالاتر استفاده كنيم در اثر اصطكاك بيشتر با هوا، درجه حرارت افزايش خواهد يافت.
سانتريفوژهاي محوري(4) :
در اصل لوله حاوي نمونه در طول محور عمودي خود دوران مي كند (برخلاف سانتريفوژهاي معمولي كه در طول محور افقي دوران مي كنند). (http://www.medicblog.blogfa.com/)
1.Fouling
2.crystal
3. Airodinamic
4. .Axial
---------------------------------------------------------------------------------------------------
اين دستگاه ها به طور تجاري براي مقاصد باليني در دسترس هستند.
معمولا در تيوب هاي سپتوم دار(1) وكيوم شده، خون فرد نمونه گيري مي شود .
سپس در جايگاه مخصوص خود به نام Axial separation module، به طور خودكار(2)در حول محور عمودي خود شروع به دوران مي كند.
يك سوزن از طريق درب لاستيكي يا همان سپتوم مي تواند وارد لوله شده و از قسمت مركزي، نمونه شفاف را برداشت كند.
در اين روش ذرات معلق كه مي تواند سلول هاي خوني باشند، به قسمت محيطي لوله ها رانده مي شوند.
در اين دستگاه هاي تجاري براي آزمايشگاه هاي باليني(3) ، كل فرايند جداسازي(4) در طي 70 ثانيه كامل مي شود كه زمان مناسبي است.
اجرای سانتریفوژ:
سانتريفوژ به سه طريقه اصلي اجرا مي شود:
-1 رسوب دهي تمايزي
-2 سرعت منطقه اي
-3 ايزوپيكريك
رسوب دهي تمايزي(5):
ابتدا ذرات تقريبابه طور يكنواخت در محلول معلق هستند.
با شروع سانتريفوژ، ذرات با سرعت هاي متفاوت به سمت انتهاي لوله يا در جهت نيروي سانتريفوژ حركت مي كنند.
روش رسوب دهي تمايزي، در اصل جداسازي در محيط يكنواخت است.
مي توان عمل جداسازي سانتريفوژي را در محيط گراديان(6) نيز انجام داد.
درب لاستیکی1.
2.Automatic
3.Clinical lab
4.Detachment
5. .Differential pelleting
6.geradien
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
سرعت منطقه اي(1):
جداسازي به سرعت نسبي(2) مناطق مختلف بستگي دارد.
ايزوپيكريك(3):
جداسازي به دانسيته(4) ذرات شناور در محيط وابسته است.
***در دوروش فوق، ذرات مختلف به صورت نوارهايي در طول گراديان محيط در اثرسانتريفوژ جدا مي شوند.
به هرحال سانتريفوژ، دستگاهي است كه براي جداسازي ذرات از محلول برحسب اندازه، شكل، دانسيته و ويسكوزيته(5) محيط مورد استفاده قرار مي گيرد. در بيولوژي، اين ذرات معمولا محلول ها، ارگانل هاي سلولي ،ويروس هاو مولكول هاي درشت مانند پروتئين ها و اسيدهاي نوكلئيك است.

[Khashayar-cc]

دوستان از اونجایی که این رشته در دانشگاه های زیادی در ایران ارائه نمیشه همه دانشگاهاتونو بگین شاید هم دانشگاهی در اومدیم.

من بیو مکانیک علوم و تحقیقات تهرانم ورودی 86 ترم 6.

[armin_80008]

کاربرد خطوط انتقال در ارسال سیگنال پزشکی یک مقاله می خواستم با تشکر.

[armin_80008]

سلام می خواهم در کنکور مهندسی پزشکی ارشد شرکت کنم دو تا درس که در کنکور میاد
مقدمه بر مهندسی پزشکی- مقدمه بر فیزیک پزشکی.
این دوتا درس کتابی در بازار هست که بخرم و برای امادگی برای کنکور ارشد باشد
منابع این دو درس را از کجا می توان گیر اورد . ممنون

[keyvan_m]

کاربرد خطوط انتقال در ارسال سیگنال پزشکی یک مقاله می خواستم با تشکر.




با سلام


دوست گرامی به لینک زیر مراجعه فرمائید ببینید بدردتون می خوره



http://www.iranbmemag.com/fa/issue/page.asp?eid=142&id=1195&cid=2376

[keyvan_m]

سلام می خواهم در کنکور مهندسی پزشکی ارشد شرکت کنم دو تا درس که در کنکور میاد
مقدمه بر مهندسی پزشکی- مقدمه بر فیزیک پزشکی.
این دوتا درس کتابی در بازار هست که بخرم و برای امادگی برای کنکور ارشد باشد
منابع این دو درس را از کجا می توان گیر اورد . ممنون



با سلام

منابع آزمون(به نقل از سایت سازمان سنجش):

+ فيزيك پزشكي و مهندسي پزشكی : مقدمه اي بر مهندسي پزشكي زيستي ---- مترجم پديده آورنده : جان وبستر، سيامك نجاريان ( مترجم ) هاله مستشفي مترجم :ناشر : جهاد دانشگاهي ( دانشگاه صنعتي امير كبير 86)