لیزر و گرفتگی رگها
اندازه گیری سرعت خون در بافتهای مختلف انسان می تواند نشان دهنده درستی یا نادرستی کارکرد اندامهای مختلف باشد ؛ کمااین که با توجه به بالا بودن آمار مرگ و میر ناشی از سکته های قلبی و مغزی ، توجه خاصی به مشکلات مربوط به تصلب شرایین یا بیماری های ناشی از مسدود شدن مسیر خون در شریان های اصلی ، از سوی پزشکان وجود دارد.مطلع شدیم یکی از فارغ التحصیلان کارشناسی دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، موفق به طراحی و ساخت دستگاه اندازه گیری سرعت جریان خون با استفاده از لیزر داپلر و با درجه تفکیک زمانی و مانی بالاتر نسبت به روشهای موجود اندازه گیری سرعت خون شده است. جالب آن که با استفاده از روش طراحی شده این محقق ، می توان سرعت خون درعروق ریز (در سطح مویرگ) و عروق زیر پوستی و بافتهای مختلف را اندازه گیری کرد.

گفتگوی ما را با مهندس احمد شالباف بخوانید

آیا سرعت خون رسانی به هر یک از بافتهای بدن با یکدیگر برابر است؟ چه عواملی در کاهش یا افزایش آن دخالت دارند؟
خیر. بافتهای مختلف بدن انسان با توجه به نیازشان دارای سرعت خون مختلف هستند و علاوه بر آن عروق مختلف بدن انسان نیز با توجه به قطر و وظیفه ای که بر عهده دارند، سرعت خون متفاوتی دارند. همچنین داروهای مختلف و بیماری های گوناگون نیز بر سرعت عروق اثر گذار هستند. به طور مثال بافتهای سرطانی دارای سرعت عروق متفاوتی از بافتهای خود هستند. علاوه بر آن عوامل محیطی مانند دما نیز بر سرعت عروق مختلف تاثیرگذار هستند.

تاکنون در دنیا از چه سیستم هایی به منظور اندازه گیری سرعت جریان خون بهره گرفته شده است؟
1- پلیتیسموگرافی 2- روشهای حرارتی 3- روش های مبتنی بر رادیوایزوتوپ هاکه تمام این روشها به صورت تهاجمی سرعت خون را اندازه گیری می کنند.

روش ابداعی شما چیست؟ در دستگاه طراحی شده از چه طریق سرعت جریان خون محاسبه می شود؟
در این طرح برای اولین بار در جهان روشهای جدیدی برای پردازش سیگنال لیزر داپلر ارائه شده که باعث حذف نویزهای موجود و بالا رفتن نسبت سیگنال به نویز و در نتیجه محاسبه دقیق تر سرعت خون شده است که آن را نسبت به نمونه های خارجی دستگاه برتر می کند. صفر بیولوژیکی ، انتخاب نامناسب پهنای باند پردازش سیگنال و تخمین نامناسب از طیف سیگنال ، مشکلاتی هستند که مانع به کارگیری وسیع این روش در کاربرد های بالینی شده است و از مسائل مورد بحث در پردازش سیگنال داپلر هستند که در این تحقیق به بررسی و نسبت به حل آنها اقدام شده است.

سیستم طراحی شده چه مزیتهایی نسبت به شیوه قبلی دارد؟
این روش با دقت 99 درصد سرعت جریان خون را به دست می آورد. با استفاده از این روش می توان سرعت خون در عروق ریز (در سطح مویرگ) و عروق زیر پوستی و بافتهای مختلف را اندازه گیری کرد. این روش در مقایسه با دیگر روشهای اندازه گیری جریان در چنین عروقی مانند پلیتیسموگرافی ، روشهای حرارتی و روشهای مبتنی بر رادیوایزوتوپ ها دارای درجه تفکیک زمانی (0.2ثانیه) و مکانی ( mm1 )بالاتری است ؛ همچنین این روش ، به عنوان یک روش غیر تهاجمی برای اندازه گیری سرعت خون در بافت حایز اهمیت است. برای اندازه گیری سرعت در عروق ریز در سطح مویرگ نیاز به روش و مبنای اندازه گیری مناسبی است که باعث ایجاد اغتشاش در گردش خون نشود. بیشتر روشهای اندازه گیری سرعت خون تهاجمی هستند و موجب اغتشاش در جریان خون می شوند. روش لیزر داپلر به علت ماهیت غیر تهاجمی اش برای مطالعه سرعت خون در عروق ریز در سطح مویرگ ، خصوصا در اندازه گیری های طولانی مدت بسیار استفاده می شود. در ضمن به دلیل ارتباط صرفا نوری ، هیچ گونه عوارض جانبی را برای شخص فراهم نمی کند. در این طرح برای اولین بار در جهان روشهای جدیدی برای پردازش سیگنال لیزر داپلر ارائه شده که باعث حذف نویزهای موجود و بالا رفتن نسبت سیگنال به نویز و در نتیجه محاسبه دقیق تر سرعت خون شده است که آن را نسبت به نمونه های خارجی دستگاه برتر می کند.

کاربردهای اصلی این دستگاه چه هستند؟
تشخیص و بررسی میزان گرفتگی عروق: گرفتگی عروق می تواند با استفاده از بررسی تغییرات جریان خون در رگ اصلی ، پس از مسدودسازی کنترل شده رگ و رهایی ناگهانی خون در آن (مثلا به کمک کاف) مورد مطالعه قرار گیرد. سنجش جریان خون هنگام تزریق دارو و مطالعه تغییر نسبی جریان پس از این تزریق: در این آزمایش هدف تغییر نسبی جریان است. اندازه گیری تغییر جریان خون در بافت عصبی با توجه به تغییر شرایط محیطی محرکهای عصبی یا تاثیر استفاده از داروها در نواحی مختلف دستگاه عصبی : به طور مثال تاثیر درد در جریان خون بافتهای مختلف و همین طور تاثیر ماده بی حسی در تغییر جریان خون در بافت عصبی و بافتهای اطراف آن. بررسی مقدار آسیب دیدگی بافت در سوختگی سطحی و عمقی: بافتهای آسیب دیده بر اثر سوختگی شدید، دارای جریان خون متقاوتی بوده ، لذا شدت آسیب دیدگی با مقدار جریان قابل تعیین است. بررسی مقدار بهبود بافت نیز قابل بررسی است. تشخیص وجود بافتهای غیرعادی: بافتهای سرطانی و غدد دارای جریان خون متفاوت با بافتهای مجاور خود هستند. لذا می توان با استفاده از این دستگاه ، این گونه بافتها را تشخیص داد. همچنین پزشک می تواند با استفاده از این دستگاه بر نحوه پیشرفت سرطان با تغییر ابعاد غده نیز نظارت کرده و اثر رهایی دارو روی این بافتها را مورد بررسی قرار دهد.در سنجش جریان خون بافت پیوندی در جراحی پلاستیک ، جراح با استفاده از این دستگاه قادر خواهد بود جریان های مویرگی درون پوست پیوند خورده را بررسی کند. بررسی زمان مناسب جداسازی بافت از محل اولیه و پیوند آن نیز از کاربردهای کلینیکی این روش است. از آنجا که این روش ، سنجش غیرتهاجمی جریان را ممکن می کند، از این دستگاه می توان بخوبی در شرایط پیش و پس از جراحی استفاده کرد.بررسی جریان خون در بافتهای درونی مانند بافتهای درون حفره دهان و بینی ، سطح معده ، قشر مغز و...سنجش مقدار جریان خونی که وارد بافت عضلانی می شود: مقدار بازگشت خون وریدی از عضلات در تعیین مقدار استقامت و توانایی عضله در تداوم فعالیت فیزیکی موثر است. با اندازه گیری مقدار جریان خون در بافت عضلانی پیش و پس از فعالیت عضلانی می توان توانایی سیستم خون رسانی به عضله را مورد بررسی قرار داد. از سوی دیگر با استفاده از این روش میزان آسیب دیدگی عضلات و سرعت بهبود آن بررسی می شود.بررسی جریان خون در بافت کلیوی بر اثر تغییر مواد محرک یا تزریق دارو در خون: برای اطلاع از شیوه کارکرد کلیه و تشخیص بعضی بیماری ها. بررسی جریان خون در شبکیه چشم به منظور تشخیص بسیاری از بیماری های سیستم بینایی از جمله اثر بیماری قند در بینایی و بررسی تغییر ریتمیک جریان خون در مویرگ های شبکیه.

ساخت این دستگاه در کشور در چه مرحله ای است؟ چشم انداز استفاده وسیع آن را در کشور چگونه می بینید؟
ساخت این طرح به صورت نیمه صنعتی در تابستان 83 تحت حمایت مالی سازمان گسترش و نوسازی صنایع در دانشگاه صنعتی امیرکبیر آغاز شد که در حال حاضر مراحل انتهایی خود را سپری می کند (ساخت جعبه و بهینه سازی بعضی قطعات) که در صورت تولید انبوه انتظار می رود هزینه هر دستگاه کمتر از 5هزار دلار باشد که در حدود 4هزار دلار به ازای هر دستگاه صرفه جویی ارزی در بر خواهد داشت. از سوی دیگر ساخت این دستگاه برای اولین بار در ایران ، زمینه ساز انتقال فناوری سنجش داپلر لیزری شده است که کاربردهای آن بسیار فراتر از کاربردهای پزشکی مطرح شده در این طرح است. در حال حاضر کاربرد این روش در بخشهای وسیعی از عرصه های صنعت (مانند ماشین سازی و هواپیماسازی) نظامی و تحقیقاتی به عنوان دقیق ترین شیوه تعیین سرعت و فلوی سیالات (حتی به صورت پروفایل 3 بعدی) آن را به دانشی پراهمیت بدل کرده است. علاوه بر آن با توجه به تخمینی که با استفاده از نظرات پزشکان و متخصصان از تعداد مراکز تحقیقاتی و بیمارستانی به دست آمده ، مراکز تخصصی موجود در زمینه قلب و عروق ، سوانح سوختگی و جراحی پلاستیک و چشم پزشکی بیشترین کاربرد کلینیکی و مراکز تحقیقاتی قلب و عروق و دیابت ، پوست ، مغز و اعصاب ، ارتوپدی ، داروسازی و دیگر مراکز بیشترین استفاده پژوهشی از این دستگاه را خواهند داشت.