منو
 صفحه های تصادفی
بزرگترین آیه خداوند
دستگاه بین المللی یکا
واکسنهای سه گانه دیفتری، کزاز و سیاه سرفه
زمینه‌های ترس در کودکان
بیماری وبا
حتمی بودن خروج سفیانی - حمران : 2
زبان برنامه نویسی C
EPS
کاربر:معصومه قاسمی
مانیتور LCD
 کاربر Online
1670 کاربر online

ریاضیات ، پاسخی به مجهولات قلب

تازه کردن چاپ
(cached)

عنوان : ریاضیات ، پاسخی به مجهولات قلب کاربر :معصومه قاسمی

تصویر

در زندگی صنعتی امروزی بیماری های قلبی یکی از عوامل اصلی مرگ و میر محسوب می شوند. آمار و ارقام تکان دهنده ابتلا به این بیماری در جوامع مختلف از یک طرف و روند رو به گسترش آن از طرف دیگر باعث شده است روشهای تشخیصی مختلفی برای پیشگیری و درمان بیماری های قلبی ارائه شود ؛ اما اکثر آنها هیچ نشانه ای از بروز قریب الوقوع خطر در افراد مستعد نشان نمی دهد.
این در حالی است که یکی از محققان جوان کشورمان موفق شده است با مدلسازی فرآیند انتقال اکسیژن به سلولهای ماهیچه قلب ، روش بسیار متفاوت و معتبری برای شناسایی عوامل خطرآفرین ارائه دهد. از طریق اندازه گیری مقدار تبدیل اکسیژن به آب در این روشها می توان بیماری های قلبی را پیش بینی کرد.
گفتگوی ما را با مهندس علیرضا ماضیوری ، مجری این طرح و فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر درباره تدوین مدل ریاضی فرآیند انتقال اکسیژن از مویرگ به بافت قلب بخوانید.

مدل سه بعدی اکسیژن رسانی به ماهیچه قلب چیست و هدف اصلی شما از طراحی آن چه بوده است؟

هدف اصلی این طرح به دست آوردن مدل ریاضی از نحوه انتقال اکسیژن به سلولهای ماهیچه ای قلبی است تا بتوان به وسیله این مدل انتقال اکسیژن به سلولهای ماهیچه قلب را بررسی کرد. در حال حاضر، بیماری های بسیاری وجود دارند که مربوط به رگهای قلب هستند. بیماری هایی همچون انسداد شرائین قلب و گرفتگی سرخرگ قلب ، حمله قلبی ، فشار خون بالا، بی نظمی ضربان قلب ، ایست ناگهانی قلب ، بیماری دریچه قلبی ، نقایص قلبی مادرزادی و تپش قلب.
این بیماری ها تا اندازه ای ناشی از عملکرد بد ماهیچه یا عضله قلبی است. به بیان دیگر ماهیچه قلب ، اکسیژن کافی دریافت نمی کند، حالتی که کم خونی موضعی (نقصان خون) ماهیچه قلب نامیده می شود. چندین روش برای تشخیص این بیماری ها وجود دارد. برای مثال بازبینی منحنی های ضربان نگار قلب (الکتروکاردیوگرافی) به کمک دستگاهECG.اما نمایشگر ECG فقط نشان می دهد که آیا ماهیچه قلب به اندازه کافی خون دریافت می کند یا نه و نمی تواند اطلاعات بیشتری درباره عملکرد ماهیچه قلب در اختیار بگذارد، بویژه در مرحله اول بیماری ها، جریان خون به صورت نامحسوسی تغییر می کند. یک حمله قلبی اغلب بدون هیچ اخطار و نشانه ای رخ می دهد. در واقع بسیاری از مردمی که رنج حملات قلبی را متحمل می شوند، تا زمانی که دچار حمله قلبی نشده اند از این که به بیماری گرفتگی یا انسداد سرخرگ های قلب مبتلا شده اند بی اطلاع هستند. این در حالی است که منبع عمده تولید انرژی در قلب ، متابولیسم اکسایشی به معنی سوخت و ساز از طریق ترکیب اکسیژن با مواد دیگر است که حتی تحت شرایط جریان خون محدود نیز برقرار است. از طریق اندازه گیری مقدار تبدیل اکسیژن به آب می توانیم بیماری های قلبی را پیش بینی کنیم. اهمیت متابولیسم اکسایشی برای عملکرد صحیح ماهیچه های قلب با کاهش سریع سطوح فسفوکراتین (یعنی ترکیبی که منبع نیروی ماهیچه های مهره داران است) و افزایش همزمان ضخامت قلبی هنگام فقدان اکسیژن تاکید شده است. همچنین این مدل برای متصل شدن به مدل قلب مجازی CEP که از سوی دکتر طباطبایی طراحی شده ارائه شده است تا تبادلات گازی هم در مدل CEP جای گذاری و این مدل کامل تر شود.

تاکنون در سطح دنیا برای شناسایی فرآیند انتقال اکسیژن به بافت قلبی چه تحقیقاتی انجام شده است؟

تحقیقات بسیاری درباره میزان مصرف اکسیژن در بافتهای مختلف و فرآیند انتقال اکسیژن به بافتهای مختلف انجام شده ، ولی تاکنون هیچ مدل ریاضی برای تبادل اکسیژن از جریان خون به سلولهای ماهیچه قلبی ارائه نشده است و تمامی تحقیقات در این زمینه تجربی و آزمایشگاهی است.

مدل شما نسبت به روشهای ارائه شده چه مزیتها و ویژگی هایی دارد؟

مزیت اصلی این مدل آن است که اولا می تواند به مدل قلب مجازی CEP متصل شود و تبادلات گازی را در آن مدل بررسی کند. همچنین میزان مصرف اکسیژن در سلولهای ماهیچه قلب هم در این مدل بررسی و تحلیل شده است. این مدل قابلیت آن را دارد که میزان مصرف اکسیژن را در سلولهای ماهیچه قلبی اندازه گیری کند که میزان مصرف اکسیژن در سلولهای ماهیچه قلبی بسیار مهم و حائزاهمیت است. هم در عملکرد قلب و هم در تشخیص بیماری های قلبی. این در حالی است که تاکنون برای شناسایی فرآیند انتقال اکسیژن از مویرگ به بافت قلب ، مدل ریاضی تدوین نشده بود.

چه عواملی در نوشتن معادله دیفرانسیلی این طرح به شما کمک کرده است؟

مطالعه جریان خون در ماهیچه قلب و همچنین مصرف اکسیژن نیازمند بررسی جریان سیال در لوله هاست. انتقال جرم (خون انتقال دهنده اکسیژن) و جریان دوفازی (انتقال خون و اکسیژن و انتقال خون در آب) مسائلی است که انتقال اکسیژن از خون به بافت با آنها در ارتباط است. همچنین انتقال جرم از طریق نفوذ و هدایت است که مطالعه در زمینه موارد فوق و همچنین قوانین جرم ، انتقال جرم ، جریان دو فاز، انتشار و جابه جایی مقدمه ای برای به دست آوردن معادله دیفرانسیل است. مدل ریاضی ما یک مدل خطی سه بعدی عمودی است که پایه ریزی مدل براساس تمام انواع پارامترها و معادلات دیفرانسیلی جزیی و شرایط مرزی و بحرانی فراهم شده است. این مدل ، 3 لایه را در بر می گیرد که عبارتند از: فضای مویرگی ، فضای مایع میان بافتی و فضای درون سلولی. در این مدل تبادل اکسیژن در بافت خون بررسی شده است. همچنین دو مدل سه بعدی موازی برای اکسیژن و آب که فقط تبدیل اکسیژن به آب در فضای درون سلولی رخ می دهد، در نظر گرفته شده است. به طور کلی در این طرح با بررسی ویژگی های فیزیکی خون ، مایع میان سلولی و چگونگی ورود اکسیژن به سلولهای قلب و همچنین قوانین انتقال و بقای جرم ، معادله دیفرانسیلی نوشته شد که تاثیر تغییر یک داده را در دیگر بخشهای فرآیند اکسیژن رسانی نشان می دهد.

دقت پاسخهای مدل ریاضی این طرح تا چه حد است؟ آیا نتایج آن را با معیارهای معتبر سنجیده اید؟

بررسی نتایج تجربی هم که با کمک روشهای هسته ای و دوربین های پت انجام شده است ، درستی پاسخهای مدل ریاضی را نشان می دهد. درواقع نتایج و گرافهای به دست آمده از این مدل ریاضی دقیقا با نتایج آزمایشگاهی که از طریق تکنولوژی PET یا توموگرافی قشر پوزیترونی به دست آمده ، مطابقت می کند. این مدل توضیح واقعی فیزیولوژیکی انتقال اکسیژن و تبدیل به آب شدن آن را در فضای درون سلولی در لایه اصلی و سیستم حالت پایدار با استفاده از یک پارامتر توضیح می دهد. در ضمن ناحیه ای نامتجانس از جریان و متابولیسم در آن در نظر گرفته شده است. همچنین یک ساختار آناتومیک مناسب دارد و راه حل هایی در حوزه زمان فراهم می کند که می تواند اطلاعات باقی مانده را بخوبی در اطلاعات خروجی جایگزاری کند که برای فراهم کردن تخمین هایی از پارامترها و انتقال و مصرف آن به کار می رود. این 3 عامل جزو ویژگی های این مدل ریاضی و معادله دیفرانسیل هستند. به این ترتیب این طرح ، زمینه شناسایی جزییات دقیق تری از عملکرد داروها را در قلب فراهم می کنند. با اضافه شدن نتایج این پژوهش به مدلهای قلب مجازی که پیش از این تدوین شده اند، امکان شناسایی هر چه بیشتر عملکرد قلب و درمان بیماری های آن با استفاده از مدلهای ریاضی فراهم شده است. همچنین تاثیر متغیرها و داروهای مختلف بدون آن که نیاز به آزمایش اولیه آن در انسان باشد. در این مدلها انجام خواهد شد ؛ به طور کلی سه بعدی بودن مدل با فراهم آوردن امکان دریافت داروهای بیشتر در حجم عضله قلب نتایج دقیق تری را فراهم می کند.

در حال حاضر مدلسازی فرآیند انتقال اکسیژن به سلولهای ماهیچه قلب در چه مرحله ای است و برای ادامه کار چه اهدافی را مدنظر دارید؟

این طرح ، پایه اولیه و زمینه بسیار مناسبی برای ادامه تحقیقات در زمینه فرآیند انتقال اکسیژن در سلولهای ماهیچه قلبی است. به وسیله این طرح در حال حاضر می توان با انتقال اکسیژن از خون به سلولهای ماهیچه قلب ، میزان مصرف اکسیژن در درون سلول ماهیچه قلب را به دست آورد و در آینده می توان تاثیر انواع بیماری ها بر نحوه انتقال اکسیژن به سلولهای ماهیچه قلبی و میزان مصرف اکسیژن در سلولهای ماهیچه قلبی را بررسی کرد. همچنین می توان تاثیر انواع داروها بر فرآیند انتقال و مصرف اکسیژن در سلولهای ماهیچه قلبی یعنی مایوکارد را مورد بررسی و تحلیل قرار داد. از نتایج آن در بررسی و ساخت انواع داروها استفاده کرد که با این روش ، هزینه تولید داروها کاهش خواهد یافت. همچنین می توان تاثیر آن را بدون آزمایش روی حیوان و انسان به دست آورد.



تعداد بازدید ها: 10127


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..