مهندسی پزشکی

نویسنده : مازیار سلیمی
ترجمه : فرشته زارع (کارشناسی مهندسی پزشکی بیوالکتریک)
عضو تیم خبری سایت جامع مهندسی پزشکی ایران




کمپانی Ambicare از کشور اسکاتلند، نشان CE اروپا را به خاطر محصول استثنایی خود دریافت کرد. دستگاه متحرک PDT در واقع ساطع کننده ی نوری است که به بدن می چسبد و برای درمان سرطان های پوستی غیر ملانوما (NMSC) مورد استفاده قرار می گیرد.این وسیله ی قابل حمل، آنقدر کوچک است که از زیر لباس قابل تشخیص نیست. استفاده از PDT نوری شامل سه مرحله ی زیر می باشد:

• استفاده از دارویی کرم مانند برای پوست
• جذب کرم توسط پوست و حساس شدن آن نسبت به نور
• قرار گرفتن در معرض تابش کنترل شده ی نور از طریق منبعی خارجی
منبع نورانی خارجی، باعث تحریک واکنش حساس به نور می شود که در نتیجه ی آن سلول های سرطانی پوست تخریب می گردند.

مزایا:



• این وسیله جایگزین مناسب عمل های جراحی مربوط به اشکال مختلف سرطان پوست است.
• امکان آزادی عمل بیشتر بیمار در طول درمان
• استفاده و راه اندازی آسان آن توسط بیمار
• منبع نورانی با توان پایین جهت تخفیف درد
• دارای طول موج های یکنواخت، متناسب با کرم و نیز پروسه ی درمان
• جلوگیری از ایجاد زخم های به جا مانده از جراحی

معایب:

معمولا منبع نوری PDT گران قیمت است در نتیجه بسیاری از افراد، جهت استفاده از این وسیله به بیمارستان ها مراجعه می نمایند که این کار علاوه بر هزینه های اضافی مربوط به درمان در مراکز کلینیکی، مشکلات رفت و آمد بیمار را نیز به دنبال دارد.

منبع: http://www.ambicarehealth.com/medical-products/ambulight-pdt/overview



دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

كبد یكی از پیچیده ترین ارگان های بدن است. در حالی كه عملكرد بیشتر ارگان های بدن واضح و مشخص است ( قلب:پمپاژخون، كلیه: تصفیه خون) ، عملكرد كبد پیچیده و متنوع است.این وظایف شامل:
پردازش غذای خورده شده، متابولیسم پروتئین و چربی، پاكسازی خون از ذراتی مثل باكتری ها، دفع سموم، ساخت صفرا كه در هضم چربی مفید است، ذخیره آهن، ویتامین و دیگر ضروریات شیمیایی، متابولیسم كربوهیدرات‌ها، سنتز لیپو پروتئین و كلسترول، ساخت و تنظیم هورمون های بیشماری مثل هورمون های جنسی، ساخت آنزیم ها و پروتئین هایی كه مسئول بسیاری از عكس‌العمل‌های شیمیایی بدن هستند مثل موارد درگیر در انعقاد خون یا ترمیم بافت های آسیب دیده است.

كبد بزرگترین ارگان بدن است و وزن آن در  یـك فـرد سـالم بالغ 25/1 كیلو گرم است. خون كـشـیـــده شــده از ارگــان هــای داخـلــی در بــاب سیـاهـرگـی ، قبـل از رفتن به قلب و ریه از كبد مـــــی‌گـــــذرد.در ایـــــن مــیــــان، ســمــــوم و دیــگــــر محصولات غذایی قبل از رفتن به قلب، از بین مـی‌رونـد. كبـد مجهـز بـه یـك منبـع خون ثانویه است: خون شریانی سرشار از اكسیژن از طریق شریان هپاتیك تامین می شود. وظیفه اصلی این خـون تـامیـن اكسیـژن سلول های كبدی است. هپـاتـوسیـت هـا حـدود 25 درصد كل خروجی قـلــب را دریـافـت مـی كننـد.كبـد حـدود 20-33 درصـد از كـل اكـسیژن مصرفی بدن را استفاده می‌كند. هپاتوسیت ها80-90 درصد جرم كبد را مـی سـازنـد و بـیـشـتـر فعالیت‌های كبد را انجام مـی‌دهـنـد. قـرارگـیری هپاتوسیت ها در كبد به گونه ای است كه هر سلول در تماس نزدیك با خون قرار دارد. سلول های kuppfer برای فیلتر كردن ذرات و سلول های ito برای ذخیره چربی استفاده می شوند.

ضایعات كبدی و اپیدمیولوژی
ضایعات كبدی مزمن یا حاد هستند.  ضایعات كبدی می توانند به وسیله بیماری كبد اولیه یا ضایعات ثانویه باشند. در صورت ادامه منجر به بـیماری مزمن كبدی گسترش یافته می شوند. بسیاری از این بیماران می توانند با استفاده از سیستم حمایتی كبد زیست مصنوعی (BALSS) بر مشكلات خود فایق آیند.

تاریخچه سیستم های حمایتی كبد
یك سیستم موفق حمایت از كبد باید قابل استفاده در بیماری های مزمن و حاد باشد. برای بیماری های حاد این سیستم می تواند پلی برای رسیدن بیمار به مرحله پیوند یا كمكی برای بازیابی و احیاء كبد باشد. در بیماری های مزمن نیز این سیستم می تواند برای كم كردن فشار زمانی، روی بیمار محتاج پیوند، در یك سیكل درمانی مفید باشد.
به طور كلی سه روش برای حمایت از كبد موجود است: سیستم های مصنوعی، روش های بیولوژیك و سیستم های زیست مصنوعی.

الف) سیستم های مصنوعی
سیستـم هـای مصنـوعـی سیستـم هـایـی هستنـد كـه در آن هـا اجزاء مصنوعی برای جانشینی عملكرد كبد استفاده می شوند. از آنجا كه تقلید تمامی اعمال كبد با استفاده از یك سیستم مصنوعی كامل، امكان پذیر نیست، معمولا تنها بر یك جنبه از اعمال كبد كه عموما عمل سم زدایی است تاكید می شود. به این منظور تاكنون روش های زیر مورد بررسی قرار گرفته اند:

‌همودیالیز: ‌خون به وسیله یك غشاء كم تراوا فیلتر می شود تا مواد سمی حل شده در پلاسما زدوده شوند. این عمل توسط سیستم فیلتراسیون غشایی شبیه به ماشین دیالیز كلیه انجام می شود.

‌تزریق خون و پلاسما: ‌خون و پلاسما از طریق یك ستون جذب سطحی كه با كربن فعال شده پر شده است، تزریق می شوند تا باعث جذب سطحی سموم شوند.

‌سیستم آنزیم ساكن: ‌آنزیم های كبد در یك كپسول یا لایه ساكن شده و خون روی سیستم تزریق می شود.
به دلیل آن كه در تمامی موارد گفته شده تنها عملكرد سم زدایی كبد مد نظر بوده است هیچ یك نمی توانند حیات یك بیمار با مشكلات كبدی را تنظیم كنند.

ب) روش های بیولوژیك
در این سیستم ها سعی بر استفاده از سیستم های بیولوژیك به منظور حمایت از كبد است. برای مثال چند نمونه از این راه حل های بیولوژیك بیان می شود:
‌تبادل تزریق: ‌خون و پلاسمای بیمار برداشته و با خون و پلاسمای تازه و سالم جایگزین می شود. این عمل با هدف رقیق سازی سموم موجود در گردش خون انجام می شود.
‌گردش متقابل: ‌بیمار با ضایعه كبدی به یك سیستم فردی سازگارپذیر زیستی سالم وصل شده و خون به طور پیوسته عوض می شود.
‌همودیالیز ناهمنوع: ‌بیماراز طریق غشاء دیالیز به سیستم گردش خون یا  بافت كبد یك حیوان مثل سگ متصل می شود.
‌پیوند كبدی عمودی: ‌كبد یك جسد مناسب به بیمار مشكل دار كبدی پیوند زده می شود.
‌پیوند بخششی اهداكننده زنده: ‌بر اساس توانایی بازسازی كبد، یك بخش ازكبد یـك اهـداكننـده سـالم می تواند به بیمار كبدی پیوند زده شود و هردو كبد بازسازی می‌شوند. با افزایش این عمل در امریكا گزارشاتی مبنی بر مرگ اهداكنندگان دریافت شد.
از میان تمامی این روش ها، تنها روش پیوند كبد عمودی با موفقیت انجام می شود، در حالی كه بیمار بعد از این عمل مجبوربه درمان های توقف سیستم ایمنی در تمام طول حیات برای جلوگیری از پس از زدن پیوند را دارد و خطر این مسئله همیشه وجود خواهد داشت و بیمار مستعد ابتلا به بیماری می شود.
ج )سیستم های زیست مصنوعی
سیستم های زیست مصنوعی شامل سلول های زنده كبدی یعنی هپاتوسیت ها به صورت كاشتنی یادر یك راكتور زیستی هستند. سیستم های زیست مصنوعی می توانند بـه سـه دستـه تقسیـم شـونـد: سیستـم هـای كپسـول شـده، سیستـم هـای برپایه غشاء و سیستم‌های تزریق مستقیم. برای تبادل بین بیمار و سیستم دو روش كلی موجود است: تمـام خون یا پلاسمای جدا شده از طریق سیستم زیست مصنوعی تزریق می شود. انتخاب بسته به ساختار سیستم و توجه به حفاظت ایمنی بیمار و سلول ها دارد و پلاسما معمولا برای تزریق مستقیم و خون كامل برای سیستم هایی با موانع غشایی استفاده می‌شوند.

1- سیستم های كپسول شده
هدف اصلی در سیستم های كپسولی، كپسول كردن هپاتوسیت ها در یك قالب ماتریس هیدروژلی است. این قالب به عنوان یك محافظ ایمن عمل كرده و در عین حال اجازه انتشار داخلی و خارجی مولكول های كوچكتر به هپاتوسیت كپسول شده را می‌دهد. این مهره هیدروژلی می تواند كاشته شود یا در یك نوع راكتور قرار گیرد. ماده معمول این هیدروژل آلگینیت است. با این كه این ماده از نظر زیستی بسیار سازگار پذیر است اما كاملا مثل غشاء عمل نمی كند پس از پوشش های هیدروژلی چندلایه مثل پلی‌سین یا پلی اكریلیت هم استفاده می شود. هپاتوسیت ها در این مهره 14تا 1 روز زنده می مانند. با این كه از نظر سیستم ایمنی مشكلی به وجود نمی آید اما مشكلات دیگری ایجاد شد:
‌مهره ها با مقاومت انتقال جرم مشكل داشتند.
‌مهره ها زمان پاسخ به تحریك شیمیایی را كاهش دادند.
‌با توجه به حجم اضافی مهره ها حجم زیادی برای تاثیر درمانی مورد نیاز است.
‌مشكلات تنش های ایجاد شده برای ایجاد شكاف و كانال مشاهده شد.

2- سیستم های برپایه غشاء
سیستم های بر پایه غشاء عموما بر پایه تزریق تمام خون روی یك طرف یك غشاء نیمه تراوا هستند و هپاتوسیت ها در طرف دیگر غشاء رشد می كنند. غشاء معمولا محدوده وزن مولكولی عـــبـــــوری 100و 150 KDA را داراســـــت تـــــا بـــــه پـروتئیـن‌هـای حـامـل مثـل آلـوبیـن اجـازه انتقال آزادانه داده در حالی كه مولكول های بزرگ مثل گـلـبــولیـن هـای ایمنـی و لیكـوسیـت هـارا عبـور نمی‌دهد.
یكی از بزرگترین محدودیت های این سیستم رسیدن به انتقال كافی و موثر اكسیژن، سموم و دیــگـــر مـــولــكـــول هـــای نــیــازمـنــد بــه پــردازش هـپاتوسیت ها از طریق غشاء است. آنالیزهای نظری و آزمایشگاهی اخیر برای انتقال اكسیژن در فیبر توخالی كبد زیست مصنوعی نتیجه داد كـه بـیـشـتـر هپاتوسیت ها دچار كمبود اكسیژن می‌شوند. 

3- سیستم های تزریق مستقیم
سیستم های تزریق مستقیم از بیوراكتورهای شامل چارچوب های سه بعدی استفاده می كنند كــــه هــپــــاتــــوســیــــت هـــا بـــر روی آن هـــا رشـــد مـی‌كنند.پلاسمای خون مستقیما از طریق این چــارچــوب هــا تــزریــق مــی شــود. مـهــم تــریــن مـحـدودیـت ایـن روش تـامیـن اكسیـژن سلـولـی اسـت.گـروه تـحقیقاتی مركز پزشكی آمستردام این مشكل را   از طریق تیوب های اكسیژن در راكتورها حل كردند.
سیستم حمایتی كبد زیست مصنوعی UP-CSIR ، یك سیستم تزریق مستقیم با راكتور زیستی چارچوب پلی یورتان است كه مشكل منبع اكسیژن را از طریق اضافه كردن حامل‌های اكسیژن به پلاسمای تزریقی، حل كرده است.

وضعیت كنونی پیشرفت سیستم حمایتی كبد
نكته ای كه در هیچ یك از BALSS های موجود مورد توجه قرار نگرفته است، دفع صفرا    است. اما توجه به این نكته مثل ماژول دیالیز آلبومین موجب پیشرفت طرح خـواهد شد. تنها سیستم تجاری مورد دسترس MARS است( سیستم گردش مجدد جذب سنجی مولكولی) كه سیستم دیالیز بر پایه غشاء غیرفعال است. به دلیل عدم حضور تركیبات بیولوژیك، این سیستم نمی تواند هیچ یك از عملكردهای متابولیك یا سنتزی كبد را انجام دهد.

تلاش های عملی انجام شده بر روی سیستم های حمایتی كبد
در  سال های اخیر و به دنبال پیشرفت های انجام شده در تولید سلول های مصنوعی ،  شركت های تجاری و مراكز دانشگاهی متعددی برروی كبد مصنوعی سرمایه گذاری كرده اند. در این میان برخی موفق به دریافت تاییدیه های مختلف مثل FDA شده و برخی نیز در حال گذراندن مراحل آزمایشی هستند. در ادامه به بررسی چند نمونه از  این موارد می‌پردازیم.

1- سیستم بیولوژیكDT
این سیستم بر پایه تقسیم بندی اولیه گفته شده در این مقاله ، جزء سیستم های حمایت كبدی مصنوعی محسوب می شود. این سیستم، یك سیستم ساده جذب خون خارجی مبتنی بر جذب است كه برای درمان بیماری های حاد كبدی با علائم مغزی یا مصرف داروی بیش از حد به كار می رود. سیستم DT از یك سوسپانسیون جذبی استفاده می كند كه غشاء دیالیزر صفحه ای سلولزیك را احاطه می كند. این روش، سطح جذبی بیشتری را از روش های پیشین ستون های جذب خون، ایجاد می كند. تغییرات در فشار سوسپانسیون جاذب غشاء را به كشیدن خون از طریق یك كاتتر تك حفره ای تحریك كرده و آن را از دیالیزر عبور مــی‌دهــد و سـپــس از طــریــق هـمــان كــاتـتــر بـاز مـی‌گـردد. سوسپانسیون جاذب شامل ذغال و یون مثبت است . سوسپانسیون به طور انتخابی سموم كبدی، پروتئین ها، اوره ... را می زداید. سوسپانسیون دارای گلوكز است تا آن را به بیمار تحویل دهد. مانیتورینگ خودكار جریان خون، دمـا، تـعـادل مـایـعـات، حباب هوا و یكپارچگی دیــالـیــزر ، اسـتــانــدارد بـالای ایـمـنـی را مـوجـب می‌شود. این سیستم احتیاج به داروی ضدانعقاد ندارد.
سیستـم بیـولـوژیـك DTPF، شـامـل یك فیلتر پــلاسـمــای فیبـر تـوخـالـی  نفـوذپـذیـر نسبـت بـه پلاسما است كه بعد از دیالیزر صفحه ای DT قرار می گیرد و با   ایجاد فشار بین غشایی مثبت و منفی مـتـنـاوب، مـوجـب گـذشتن پلاسما از فیلتر PF مـی‌شـودكـه در آن تقابل مستقیم بین پلاسما و ذغال باعث زدودن پروتئین ها و مولكول های بزرگ تر می شود و در آخر به خون بازمی شود. 

2- سـیـسـتـم گـردش مجدد جذب سطحی مولكولی MARS
ایـن سـیـسـتـم نـیـز جزء سیستم های حمایت كبدی مصنوعی است. این تكنولوژی به منظور زدودن مـولـكـول هـای كـوچك، ایجادشد. اگر مولكول ها به حالت لیگاندی باشند، جداكردن آن ها بسیار مشكل است. به عنوان مثال وقتی سـمـوم پـروتـئـیـنـی چربی دوست در خون زیاد می‌‌شود. با استفاده از تكنولوژی MARS این مواد در یك سطح یك غشاء نیمه تراوا به طور پیوسته جـذب می شوند و از طرف دیگر غشاء هم به وسـیـلـه جـاذب هـای شـیـمـیـایـی(پـروتـئـیـن های حامل)، پاك می شوند. مولكول های جاذب به طـــور هـمــزمــان، دلـیـگــانــده شــده و بــه سـیـكــل برمی‌گردند.  MARS عمل زدون خاص سموم كـبدی را با زدودن سموم محلول در آب، مثل  همودیالیز،  تركیب می كند كه به آن انتقال غشایی هــوشـمـنـد گـفـتـه مـی شـود. یـعـنـی فـقـط زدودن پـروتئیـن هـا و  تـركیبات خاص مورد دسترس مد نظر نیست. این تركیب جدیدی از دیالیز كبد و كلیه است. خون بیمار از طریق یك كاتتر و یك مدار خارجی با یك محفظه همودیالیزر مجهز به غشاء فیبر توخالی خاص عبور می كند. طرف دیگر غشاء به وسیله محلول آلبومین گرشی تمیز مـی شـود. آلبومین یك حامل مولكولی طبیعی خــون بــرای زدودن مــواد مــورد نـظـر اسـت كـه خـاصـیـت انـتـخـاب و سـازگاری زیستی بالایی دارد. این مكانیسم یك نیروی هدایتی برای عبور  سموم از غشاءMARS را ایجاد می كند. محلول شـسـتـشـو بـه طـور هـمـزمـان در یـك مـدار بـسته سم‌زدایی كبدی تولید مجدد می شود و به وسیله یــك مـحـلـول آبـی تـقـویـت شـده در سـم زدایـی كلیه‌ای دیالیز می شود. مشخصه سیستم MARS زدودن انتخابی قوی پروتئین ها و سموم محلول در آب است. آلبومین ها، فاكتورهای انعقادی و... بـه دلیل وزن مولكولی بالا از غشاءMARS عبور نمی‌كنند.

3- سیستم Hepat Assist
ایــن نــوع  سـیـسـتــم حـمــایــت كـبـدی از نـوع كبدهای زیست مصنوعی است. در این سیستم از سـلــول‌هــای كـبـد خـوك اسـتـفـاده مـی شـود.9 بیلیون هپاتوسیت خوك، نرم شده، شسته شده و در فضـای درونـی فیبرهای توخالی كارتریج Hepat Assist قرار می گیرند.
بیوراكتور شامل ماژول های فیبر توخالی از جنـس پلـی استـر هستنـد كـه در آن سلـول های كبدی به شبكه ها الصاق می شوند.  یك كاتتر بیمار را به دستگاه متصل می سازد و خون بیمار مثل همودیالیز پمپ شده و پلاسما جدا می شود. پــلاسـمــا بــه سـتــون زغــالــی تـزریـق مـی شـود و هـپـاتـوسیت های لقاح یافته در بیوراكتور را به بیمار باز می گرداند. فیبرها به عنوان سدی برای جلوگیری از ارتباط مستقیم سلول های خوك و پروتئین ها با خون بیمار عمل می‌كنند اما در عین حال تبادلات برای زدودن سموم انجام می شود. 

سیستم حمایت كبدی زیست مصنوعی UP-CSIR
سیستم UP-CSIR ، سیستمی است كه خون بیمار را با هپاتوسیت های داخل راكتور زیستی طراحی شده برای بهینه سازی عملكرد و رشد هـپـاتـوسـیـت و انـتـقـال جـرم بـیـن هـپـاتـوسیت و پلاسمای خون ، در تماس قرار می دهد.
فرایند اصلی به شرح زیر است:
1-خون وریدی از بیمار گرفته شده و گلبول های سفید و قرمز و پلاكت ها در یك جداكننده، از پلاسما جدا می شوند.
2-پلاسمای خون به مخزن پلاسما- امولسیون پرفلوئوروسیت برومید )pfob( ، پمپ می شود و در آنجا با امولسیونPFOB غلیظ شده ، مخلوط می شود.
3-مخلوط پلاسما و امولسیون از طریق یك اكسیژن رسان پمپ می شود و در آن با گاز 95 درصد اكسیژن و 5 درصد دی اكسید كربن در تماس قرار می گیرد. دی اكسید كربن بـرای قـرار گیری پلاسمای خون در غلظت دی اكسید كربن بیولوژیك لازم است. دی‌اكسید كربن اضافی برداشته شده به وسیله امولسیون در بیو راكتور،دراكسیژن رسان حذف می شود.
4-مخلوط یاد شده از طریق بیوراكتور پمپ می شود كه در آن هپاتوسیت ها در فوم پلی یوتان سلولی باز رشد می كنند. در بیوراكتور اعمال زیر انجام می شوند:

‌هـپــاتـوسیـت هـا مـواد مغـذی را از اكسیـژن و اكسیـژن را از امـولسیـون گـرفتـه و دی‌اكسید‌كربن را پس می دهند.
‌هپاتوسیت ها تمام عمل های  لازم مانند دفع سموم كبد و عصب گرا، اداره امور مربوط به فاكتورهای مخدرهای كبد و عصب گرا و نگهداری قابلیت انعقاد را روی پلاسمای خون انجام می دهند.
5-ماده مخلوط موجود در راكتور از طریق فیلتر بیومس جریان می یابد و به مخزن پلاسما امولسیون بازمی شود. هدف از این فیلتر بیومس، حذف خرده مواد بیولوژیك مثل هپاتوسیت هایی است كه از جای خود بیرون افتاده اند.
6-مخلوط پلاسما- امولسیون از مخزن مورد نظر به جداساز غشایی جریان متقابل ، پمپ می‌شود كه در آنجا پلاسمای خون خالص از مخلوط ، جدا می شود. تا  جایی كه هیچ امولسیونی در خون باقی نمی ماند  اما   كمی خون در امولسیون باقی است.لازم است كه یكپارچگی امولسیون حفظ شود تا احتیاج به تعلیق مجدد نباشد. بنابراین، PFOB مـوجود در جداساز، یك امولسیون PFOB تغلیظ شده است. مقدار غلظت با چگالی امولسیون در كسری از حجم فاز جداسازی بیشتر و بیشترین پك شدن برای یك امولسیون خاص ،محدود می شود.
7-پـــلاسـمـــای خـــون مـــوجــود در جــداســاز غـشـایـی، بـه داخـل یـك  مخـزن پـلاسمـا انتشـار می‌یابد. پلاسما به طور پیوسته از مخزن خارج شده و با همان نرخی كه از جداساز پلاسما به مـخــزن پــلاسـمــا مــی رود، بـه بـیـمـار مـی رسـد. پلاسمای برگشتی به بیمار ،قبل از جریان یافتن از طریق یك هواساز به سمت بیمار، مجددا با گلبول های قرمز و سفید و پلاكت های جدا شده در جداساز، تركیب می شود.
ایــن سیستـم نیـازهـای اصلـی یـك BLASS را برآورده می سازد. این سیستم محیطی مناسب برای به هم پیوستگی و تكثیر هپاتوسیت ها در محیط سازگارپذیر زیستی فوم پلی یورتان ایجاد می كند. چگالی فوم می تواند به منظور كاهش یا افزایش سطح مورد نیاز برای چسبندگی، تنظیم شـود. مـواد مـغـذی لازم بـرای عـملكرد و رشد هپاتوسیت ها به وسیله پلاسمای خون، تامین مـــی‌شـــونـــد. امــولـسـیــون، اكـسـیــژن لازم بــرای هپاتوسیت ها را تامین كرده و سطح دی‌اكسید كــربــن را نـیــز تـنـظـیـم مـی كـنـد. حـداقـل سـازی عـكــس‌الـعـمــل سـیـسـتــم ایـمـنــی بــا جــداســازی گلبول‌های سفید انجام می شود همچنین فیلتر بیومس از ورود ذرات به سیستم گردش خون جلوگیری می كند. راكتورهای زیستی جدید با انتقـال جـرم پیشرفته برای كبدهای آینده مورد توجه هستند. در مدل UPًCSIR ، انتقال جرم موثر به وسیله تزریق مستقیم پلاسمای خون از طریق بیوراكتورها، انجام می شود. 
یك مدل از نمونه CSIRًUP بر روی خوك ها مورد آزمایش قرار گرفته و منجر به  پاسخ قابل قبولی شد.
قبل از اتصالCSIRًUP به انسان باید برخی تداركات لازم به عمل آید. تمام سیستم باید استرلیزه شود. این مهم از طریق استرلیزاسیون تمامی اجزاء مثل تیوب ها و بیوراكتور با استفاده از تابش اشعه گاما و گردش محلولperesal از طریق سیستم انجام می شود. peresal فـرمـول خـوبـی بـرای گنـدزدایی و كلسیم زدایی تجهیزات همودیالیز است.  بیوراكتورها باید با هپاتوسیت های تازه، پر شوند. این از طریق یك فرایند خودكار انجام می شود كه در آن كبدی كه با جراحی برداشته شده در محلول كولاژن آنزیمی، حل شده و هپاتوسیت های سلول های غیر اصلی آن با استفاده از یك فرایند ایزولاسیون چند مرحله ای جدا شده اند. سلول ها پس از این مرحله از طریق یك دستگاه انتقال پوشش یافته و با یك روش استرلیزه در بیوراكتور دانه پاشی می شوند. بیوراكتورهای دانه پاشی شده، در یك سیستم گردشی با یك اكسیژن ساز و محیط كشت میكروبی برای 24 ساعت قرار می گیرند تا به هپاتوسیت ها اجازه الصاق به چارچوب بیوراكتور و ایجاد نتیجه اولیه فرایند كاشت، داده شود. تمام آمادگی های لازم برای عمل جراحی باید انجام شود.
انتظار می رود كه نمونه نهاییCSIRًUP یك نمونه قابل حمل بر روی ترولی به همرام مقداری اجزاء مصرفی برای هر بیمار باشد. به این منظور برخی مسایل باید در طراحی دستگاه مورد توجه قرار گیرند.
برای بیوراكتور انواع مختلف سلول قابل استفاده هستند.  این موارد شامل خطوط سلول انسانی بقا یافته، هپاتوسیت انسانی اولیه و هپاتوسیت حیوانی اولیه می شوند. هر یك از این موارد داری نكات مثبت و منفی هستند و انتخاب نهایی بر عملكرد كبد مصنوعی تاثیر گذار است. 
‌هپاتوسیت انسانی اولیه: ‌هرچند هپاتوسیت انسانی اولیه ترجیح داده می شود اما منبع كبد انسانی مناسب و سالم ،محدود است و در صورت موجود بودن بهتر است برای پیوند كبدی استفاده شود.
‌خطـوط سلـول انسـانـی بقـا یافته: ‌این مورد برای انجام كارهای آزمایشگاهی مناسب است اما برای كشت با مقدار كافی برای استفاده در بیوراكتور كبد مصنوعی ،مشكل ساز می شود. همچنین خطوط سلولی بقا یافته تمایل به از دست دادن برخی كارایی های هپاتوسیت اصلی را دارند   و برای انتقال آن ها به بیمار نیز برخی نكات وجود دارد.
‌هپـاتـوسیـت حیـوانـی اولیـه: ‌در مقایسه با مشخصات فیزیولوژیك و عملكرد هپاتوسیت ها، مناسب ترین گزینه حیوانی خوكچه است. هپاتوسیت های بسیاری به راحتی به دست می آیند. تنها مشكل، مربوط به پاسخ سیستم ایمنی و عدم توانایی تكثیر در محیط كشت است. البته تاكنون مشكل خاصی در این مورد ذكر نشده است. CSIRًUP در حال حاضر از هپاتوسیت اولیه خوكچه استفاده می كند.
حجم كلی فرایند BLASS باید تا حد امكان كم باشد چرا كه تنها مقدار محدودی از پلاسمای خون در یك زمان داده شده اجازه خارج شدن دارد. حجم فرایند در CSIRًUP با استفاده از محلول نمك مقدار دهی اولیه می شود. اگر حجم فرایند زیاد باشد، آب نمك باعث رقیق شدن خون و كاهش فشار خون می شود.  همچنین حجم پردازش را می توان با پلاسمای خون داده شده، مقدار دهی اولیه كرد كه البته به خاطر پیچیدگی ها و خطرات از آن صرفنظر می شود.
مـاده انتخـاب شـده بـرای چـارچـوب بیـوراكتـور، باید سازگار پذیر زیستی باشد و هپـاتـوسیـت هـا بـایـد بـه آن چسبیـده و تكثیـر شـوند. ماده باید سطح كافی برای رشد هپاتوسیت ها را فراهم كند.  مورفولوژی ماده، رشد، پیوستگی و عملكرد سلولی را تحت تاثیر قرار می دهد. تحقیقات اخیر، اهمیت ساختار كروی این ماده را ثابت كرده است. ساختارهای كروی عمل بهبود یافته بسیاری را در مقایسه با سلول كشت یافته تك لایه نشان می دهد. این ساختار كروی باید كنترل شود چون در صورت بزرگ بودن آن هپاتوسیت های مركزی به خاطر كمبود اكسیژن دچار مشكل خواهند شد.  مطالعات نشان داده اند كه با كنترل اندازه خلل و فرج چارچوب ها، می توان حجم كره را كنترل كرد. ماده چارچوب باید به راحتی استریل شود.
تمامی اجزاء  BALSS باید به راحتی استریل شوند و فرایند  تا حد امكان  بدون دخالت انسانی قابل انجام باشد.
تجهیـزات ابـزاردقیـق برای نمایش همزمان و كنترل عملكرد BLASS لازم است . اندازه‌گیری های اصلی شامل نرخ جریان، دما، فشار، PH و فشار بخشی اكسیژن است. تجهیزات باید قادر به اندازه گیری در كمترین حجم و با بیشترین دقت باشند.
هپاتوسیت ها در بیو راكتور رفتار مشابه محیط كشت دارند و بعد از  یك پریود تاخیر شروع به تكثیر كرده و چند روز در نرخ ماكزیمم باقی می مانند. پس از آن سلول ها می‌میرند. پس باید رفتار زمانی بیوراكتور تحت شرایط فشارهای مختلف مشخص شود تا بهترین زمان برای كاشت آن در BALSS و برداشتن آن مشخص شود.
طراحی فیزیكی بیوراكتور كارایی سیستم را تغییر می دهد. شكل كانال یا جریان اصلی از بخش خاصی از بیوراكتور و فضای مرده مربوطه كه گردشی در ان وجود ندارد، باید كمینه شود تا كاهش كارایی و مرگ سلولی را داشته باشیم.
فرایند دانه پاشی سلولی در چارچوب باید تا حد امكان یكدست انجام شود. قابلیت زیستی سلول ها با این عمل در بیشترین حد ممكن قرار می گیرد. باید از انعقاد پلاسما مثلا با استفاده از تزریق هپارین در BALSS جلوگیری كرد. 

تلاش محققان ایرانی در زمینه كبد مصنوعی
محققان ایرانی از طریق مهندسی بافت، موفق به شبیه سازی كبد نرمال شدند كه به سم‌زدایی كـبــد از تــركـیـبــات نـاخـواستـه كمـك مـی كننـد. سـرپرست این تیم تحقیقاتی دكتر جلال‌الدین قنوی است. در این سیستم خون بیمار از طریق یك تیوب وارد دستگاه می‌شود و سپس خون از پلاسما جدا شده و به سیستم گردش بازمی شود. پلاسما به یك كره شیشه ای می رود كه در آن سموم با استفاده از نانوساختارهای واقع شده در سلول‌های كبد مصنوعی ، جداسازی می شوند. گـوی شـیـشـه ای بـا قـابـلـیـت اتـصـال 10مـیـلـیـون سلول‌كبدی ، به عنوان غشاء عمل كرده و كارایی سـلــول‌هــا را افــزایــش مــی دهــد. بــا اسـتفـاده از نانوماتریس های ارتقاء یافته، سلول ها قادر به تكثیر و تولید هستند. همچنین آن ها قادر به انجام فعالیت های متابولیك سلول های طبیعی كبدی مثل تولید پروتئین، جذب سلول های چربی و كربوهیدرات ها هستند.
علاوه بر موارد یاد شده شركت های دیگری نیز در جهت بهبود این سیستم مشغول به  فعالیت هـسـتـنـد كـه بـا قـرار داشتن در فازهای مختلف آزمــایـشـگــاهــی مـنـتـظــر دریـافـت تـایـیـدیـه هـای بین‌المللی و تولید تجاری هستند.

 

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

در بسیاری ازحوزه‌های پزشكی، عكس‌برداری به عنوان روشی برای  تشخیص و درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود. عكس‌برداری  به وسیله تسخیر نور برگشتی از اشیاء  بر روی یك وسیله حساس، تصاویر را ایجاد می‌كند. به علاوه، عكس‌برداری به عنوان یك ابزار پژوهشی مهم عمل می‌كند. فوتومیكروگرافی به عكس‌برداری در آزمایشگاه بافت یا محیط كشت نمونه در هردو سطح وسیع یا سلولی، مربوط می‌شود. به طور كلیممكن است  هدف از عكس‌برداری   توصیف  اساس آناتومی و فیزیولوژی بدن، درك تغییراتی كه به وسیله گذشت عمر یا بیماری ایجاد می‌شود و كشف مكانیزم بیماری‌ها باشد.

فوتو گرافی مربوط به چشم ( Ophthalmic Photography)
شـبـكـیـه انـسـان بـیشتر از آنكه نور را منعكس كـنــد،  بــه مـنـظــور تـسـخـیــر كــردن نــور طــراحـی شـده‌اسـت. ایـن عـكـس‌هـا مـمكن است در یك كنتراست ضعیف نتیجه‌شوند  یا ممكن است بر روی عملكرد تشخیصی اثر بگذارند . تحقیقات نشان داده كه خیلی از بیماری‌های تهدیدكننده بـیـنــایــی شــدیــدبــه شـبـكـیــه مــربــوط مــی‌شــونـد. خـوشـبـخـتـانـه برای به دستآوردن عكس‌های بـهـتــر، عـكــس‌بــرداری  هــای پـیـشــرفـتــه و ابــزار تخصصی‌، توسعه یافته‌اند.

 دوربین ته‌چشمی ( The Fundus Camera)
ابزاری كه به طور عمده توسط چشم پزشكان برای دیدن بخش عقبی چشم مورد استفاده قرار می‌گیرد، دوربین ته‌چشمی است. ته چشم به وسیله یك منبع نور سفید كه عـكـس‌هـایـی بـا رزولـوشـن بـالا در مـحـدوده مـیـكـرون فـراهـم مـی‌كـند، عكس‌برداری مـی‌شـود. هـمـچـنـیـن ایـن تـصـاویـر می‌توانند به صورت سه‌بعدی نیز ایجاد شوند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود عكس برداری ته‌چشمی برای مطالعات بالینی بیماری‌های خاص مورد استفاده قرارگیرد. مدل های متنوعی از دوربین ته‌چشمی مورد استفاده قرار می‌گیرند: The German Zeiss , Topcon , Olympus, Nikon

اسلوب شناسی كلی برای عكس‌برداری پزشكی
اپراتور تمام وقتی  برای به كار انداختن تجهیزات در یك كلینیك تخصص یافته‌است. براساس مهارت‌های اصولی، اپراتور اغلب با آسیب‌شناسی كلینیكی ته‌چشمی آشنا است. این موضوع جایی برای پزشك سودمند است كه عكس‌ها نیاز به تفسیر كردن داشته باشند. در عملكرد یك دروبین ته‌چشمی، چندین  توصیه  كلی وجود دارد كه در ادامه  ارائه شده است:
1)مردمك فرد بیمار باید متسع شود. مردمكی به قطر 8 میلیمتر مطلوب است.
2)عدسی باید به دقت كانونی شود تا از گرفتن عكس‌های خارج از كانون (فوكوس) جلوگیری شود.
3)سـرعـت دیـافـراگـم بـررسـی شـود. سرعت دیافراگم در محدوده 20/1 تا 30/1 ثانیه می‌توان استفاده شود.
4)عكس‌هایی كه به طور صحیح برچسب‌دار شوند، از به وجود آمدن اغتشاش در آینده جلوگیری می‌كنند .
5) هنگامی كه  بیمار به راحتی در این وسیله قرارگرفت، از بیمار بخواهید تا به ابزار تثبیت شده نگاه كند.
6)پس از این كه فیلامنت لامپ كاملا  متمركز شـــد، بـــه درون عــدســی چـشـمــی نـگــاه كـنـیــد و رگ‌هـای شـبـكـیـه را بـه درون كـانـون بـیـاوریـد و دیافراگم را رها كنید.

عكس های سه‌بعدی ته‌چشمی Stereo Fundus Photos
عكس‌های ته‌چشمی در حالت سه‌بعدی از عمق، دركی به فرد می‌دهد كه به شدت عملكرد تفسیر را بهبود می‌بخشد. برای مثال یك عكس سـه‌بعدی می‌تواند حاشیه تیره دیسك و درجه برآمدگی شبكیه نسبت به اطرافش را نشان دهد. بـیـشـتــر روش‌هــای رایــج گــرفـتــن عـكــس‌هــای سه‌بعدی روش وارد كردن نور به قرنیه با زاویه دیـد مـخـتـلـف اسـت كـه تـوسـط اپراتور صورت مـی‌گـیـرد. بـرای گـرفـتـن عـكس سه‌بعدی، ابتدا عكس باید از سمت گیج‌گاهی مردمك و سپس از سـمـت بـیـنـی گـرفـتـه شـود. مـیـزان جـابه‌جایی دوربـیـن از این عكس به عكس بعدی می‌تواند عـمـق‌هـای مـتـغـیـری را ایجاد كند. دوربین‌های تخصص‌یافته تجاری موجود هستند كه به طور هـمـــزمــان عـكــس‌هــای تــه‌چـشـمــی ســه‌بـعــدی مـی‌گـیـرنـد امـا كـیـفـیـت بـه وضـوح كـاهـش یافته است.

تصویربرداری دیجیتالی (Digital Imaging)
چـنـدی قـبـل عـكـس‌هـای تـه چشمی در فیلم عكاسی ثبت می‌شد و عكاس باید ساعت‌ها و روزهـا بـرای دیدن نتایج منتظر می‌ماند. امروزه دوربین‌های ته‌چشمی عكس‌های دیجیتالی را مـی‌گـیـرنـد كـه در هـمـان لحظه می‌توان آن‌ها را بـررسی‌كرد و به صورت دیجیتالی ذخیره‌كرد. یــك عـكــس نـمـونـه بـه صـورت 24 بـایـتـی كـه از رنگ‌های قرمز، سبز و آبی(RGB) تشكیل شده و دارای  كـیـفیت 2000 *2000 پیكسل است. یك سیستم دیجیتالی عكس‌برداری در عین حال كه كیفیت بالایی دارد، تكثیر بدون نقصی را ایجاد می‌كند. عكس‌ها می‌توانند به وسیله فایل‌های دیـجیتالی در فرمت‌های مختلف ذخیره شوند. در فـشـرده‌سـازی عـكـس، عـكس‌ها توسط یك الـگــوریـتــم فـشــرده‌ســازی بــه یـكــدیـگـر مـتـصـل مـی‌شـونـد كـه ایـن مـوضـوع بـه عـكـس‌هـا اجـازه می‌دهد تا بر اساس همان اطلاعات جزئی احیا شوند. این نتیجه یك تجدید كامل از آن عكس نیست اما برای مقاصد تشخیصی كافی است. 

‌ارزیابی كلینیكی AMD توسط عكس‌های ته‌چشمی
(Clinical Evaluation of AMD in Fundus Photos)
دوربـیـن تـه‌چـشـمـی مـعـمـولا بـرای مـقـاصـد تـشـخیصی مورد استفاده قرار می‌گیرد (مـطـالعات كلینیكی بیمارانAMD) كه علت بسیار مهم نابینایی در جهان توسعه یافته است. در روش دیجیتالی با آنالیز تصاویر به كمك كامپیوتر به نتیجه‌ای با دقت بالاتر، به واقعیتی نزدیك تر و تكرار پذیرتر می‌رسیم. اما طراحی كردن الگوریتم برای این هدف بـسیار دشوار است. در 20 سال گذشته روی روش‌های بسیاری تلاش شده‌است اما نتایج رضایت بخش نبوده‌است. در این روش تصویر به قطعاتی با اندازه‌های مختلف تقسیم می‌شود و در درون هر قطعه، یك هیستوگرام مكانی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا عدم تقارن در آن  بررسی  و تعیین شود كه آیا پوشش خلفی قرنیه در آن موجود است یا خـیـر. بـه هـر حـال در یـك آسـتـانه نادرست، این روش اغلب گمراه كننده خواهد بود. بنابراین نظارت اپراتور و گام های پردازشی به این روش اضافه شده است.
یك روش حل مشكل توسط اسمیت (Smith) به وجود آمد. این روش سطح‌بندی كـردن قـابـلـیـت انـعـكاس پس زمینه‌ لكه‌دار است كه می‌تواند به طور قابل توجه‌ای با مسافت بیشتر از 100-50    میكرومتر تغییركند. وی دریافت كه قابلیت انعكاس پس‌زمینه یـك عـكـس تـه‌چـشـمـی عـادی را مـی‌تـوان بـه صـورت هـنـدسـی مـدل كرد. این تكنیك تركیب‌كردن هیستوگرام‌ها به صورت خودكار و مدل‌سازی تحلیلی پس زمینه لكه‌دار،  روش كاملا خودكاری  برای اندازه‌گیری پوشش خلفی قرنیه را به وجود آورد. ایده اصـلـی سطح‌بندی كردن پس‌زمینه به صورتی بود، كه قابلیت انعكاس در تمامی لكه یكسان باشد. او  یك مدل ریاضی چند منطقه‌ای برای احیا كردن این لكه پیشنهاد كرد. كه آن مـدل هـر منطقه لكه را به نواحی مختلف شبیه به شبكه و حلقه تقسیم می‌كند. این سطوح پیكسل خاكستری به عنوان ورودی كه برای ورود به نرم‌ افزار مناسب شده‌اند، استفاده می‌شود. این كار برای ایجاد كردن یك الگوریتم خودكار، ابزاری مفید و با قیمت مناسب در آزمایش های كلینیكیAMDاست.

افتالموسكوپ اسكن كننده لیزری
(SCANNING LASER OPHTHALMOSCOPE)
  ‌عكس برداری اغلب به همراه یك منبع نور سفید صورت می‌گیرد. به هر حال، منابع نـور تـك رنـگ در یـك طـول مـوج خاص در افتالموسكوپ اسكن كننده لیزری، قابل اسـتـفـاده هـسـتـنـد. ایـن روش در اصـل بـه عـنـوان یك ابزار پژوهشی مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما اكنون به طور افزاینده‌ای مورد تایید دیگر استانداردهای عكس‌برداری كلینیكی قرار گرفته است. از طرف دیگر در این روش اتساع مردمك غیر‌ضروری است و در طـی عـمـلـیـات سـطـوح نـوری تـاریـك هـسـتـنـد. ایـن روش برای تصویربرداری از لایه‌های مشیمیه مناسب است. در عكس برداری‌های خودكار فلوئورسانس (AF) از یك منبع لیزر 488 میلیمتری به همراه یك فیلتر مرزی 500 میلیمتری استفاده می‌شود. ایـن مـنـبـع نـورانـی، ساختارهایی  را كه ذاتا فلوئورسانس (اصولا به علت لیپوفاسین و فلئوروفور، E2A) هستند  آشكار می‌كند.

(‌تصویربرداری و استفاده از پزشكی راه دور TELEMEDICINE)
با توجه به افزایش میانگین سنی افراد در كشورهای توسعه‌یافته، تعداد افراد كهنسالی كه نیاز به معاینات چشم دارند بسیار زیاد شده است. به علت كمبود پزشك در این زمینه (در ایـالات مـتـحـده)، كـمـتـر از نـصـف جمعیت دیابتی معاینه‌ سالیانه چشم را دریافت می‌كنند. یكی از اهداف پزشكی از راه دور، این است كه فاصله بین مكان‌هایی كه بیماران می‌توانند ارزیابی شوند و مكان‌هایی كه به بیماران ارائه خدمات می‌دهند كوتاه شود. با ظهور پزشكی از راه دور و عكس‌برداری دیجیتالی، دیگر لزومی ندارد كه بیمار و پزشك در یـك مـطـب بـاشـنـد.  ‌در یـك دوربـیـن تـه‌چـشـمـی پـزشـكـی از راه دور (مثل اسكوپ دیجیتالی)، هدف ایجاد یك شیوه مناسب به منظور فراهم كردن معاینات چشمی برای مركز مراقبت‌های اولیه است. با توجه به هزینه پایین برای ساخت این ابزار، جذب آن برای مطب پزشكان مراقبت‌های اولیه افزایش یافته‌است. اپراتور با لمس صفحه نمایش با سیستم ارتباط برقرار می‌كند. وظایف اپراتور به كارهای ابتدائی محدود می‌شود (مثل توضیح دادن روش كار، تشویق كردن بیمار برای مقاوم بودن برای پلك زدن در برابر نور و بـررسـی كـردن كـیـفـیت تصویر.) به هرحال دوربین‌های نسل جدید كه تصاویری با رزولـوشـن بـالاتـری را مـی‌گیرند و همراه با توانایی سه‌بعدی دیجیتالی كردن تصاویر هستند، ممكن است این چنین موانع را در آینده حذف كنند.

فوتومیكروگرافی (PHOTOMICROGRAPHY)
فـوتـومـیـكروگرافی در زیست‌پزشكی، خلق تصاویر زیست ماده با بزرگ‌نمایی است. بافت و مـحـیـط كـشـت نـمـونه، می‌تواند در هردو سطح گسترده با سلولی ثبت شوند. تصاویر به منظور مـقـاصـد بـایـگـانـی شـدن یـا برای تجزیه و تحلیل مورد استفاده قرارمی‌گیرد.

دوربین‌های دیجیتالی (Digital Cameras)
بیشتر دوربین‌های دیجیتالی شامل انواعی از صفحه نمایش(LCD)صفحه نمایش كریستال مایع  هستند. این صفحه نمایش می‌تواند جهت نـمـایـش دادن عـكـس درسـت بـلافـاصـله پس از گـرفـتـن آن اسـتـفاده شود تا كاربر نتایج مختلف تـنـظـیـمـات دوربـین را   ارزیابی كند و تنظیمات لازم را انـجـام دهـد. عـلاوه بـر ایـن دوربین‌های دیجیتالی تصاویر را روی یك فرمت دیجیتالی و بـر روی یـك كـارت حـافـظـه قابل حمل، ذخیره می‌كنند. فرمت‌ها به صورت  JPEG ‌یا  TIFF در مـی‌آیـند. دوربین‌هایCCD، در ریزبینی‌های با نور بی‌نهایت كم بسیار مفید هستند.  
سیستم میكروسكوپ كامپیوتری كه به طبقه موتوری و دوربین دیجیتالی  CCD تجهیز شده اسـت، بـه وسـیـلـه كـابـل مـخـصـوص مـستقیما به كامپیوتر متصل می‌شود

منابع
1. Elsner AE. Reflectometry with a Scanning Laser Ophthalmoscope. Appl Opt 1992; 31:3697-3710.
2. Bird AC, et al. An international classification and grading system for age-related maculopathy and age-related macular degeneration. The International ARM Epidemiological Study Group. Survey Ophthal 1995; 39(5):367-374.
3. Otsu N. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Trans Systems Man Cybernetics 1979; 9(1):62- 66.
4. Elsner AE, Weiter JJ, Jalkh AE. New Devices for Retinal Imaging and Functional Evaluation. In: Freeman WR, ed. Practical Atlas of Retinal Disease and Therapy. New York: Raven Press; 1993. pp. 19-35.
5. Smith RT. Retinal Imaging and Angiography, Basic Science Course. New York: Eye Institute, Columbia University; 2005.
6. Coates CG, et al. Optimizing low-light microscopy with backilluminated electron multiplying charge-coupled device: enhanced sensitivity,


دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

هنگامی كه جراحی پروستات انجام می‌گیرد، هدف برداشتن غده پروستات است و همچنین مطمئن شدن از اینكه دیگر غده‌ای باقی نمانده باشد. علاوه بر این دست نخورده نگه داشتن عصب‌های جنسی در موقع دوباره وصل كردن مثانه به مجاری پیشاب از اهداف دیگر جراح است. یك روبات بنیادی بیرون آورنده غده پروستات،  پردازه‌ای هدایت‌گر جراح است كه شامل  ماشین به اسم روبات   da Vinci  ‌است و به منظور  برداشتن پروستات سرطانی و گره‌های لنفاوی اطراف آن استفاده می‌شود. این روش یك نگاه تهاجمی به  جراحی غده های پروستات است.

جراحی روباتیك به روشی شبیه به جراحی باز انجام می‌شود. تفاوت بین جراحی روباتیك و باز در این است كه در جراحی باز قسمت زیادی از بدن كه از ناف تا بالای استخوان شرمگاهی است مورد برش قرار می‌گیرد. ولی در جراحی روباتیك به 4 تا 6 برش نیاز است كه اندازه هر كدام از برش ها از 4 تا 6 میلیمتر بیشتر نمی‌شود.  این برش‌ها اجازه می‌دهند كه ادوات مورد نیاز از داخل سیلندر توخالی كه از پیش در محل شكاف‌ها نصب شده‌اند وارد بدن شوند و باعث می‌شود كه اعضای بیمار از تماس مستقیم دست جراح مبرا شود.
پیش از ظهور این ماشین، جراح این روش را به صورت لاپاروسكوپی انجام می‌داد. جراحی بنیادی لاپاروسكوپی كمتر از جراحی باز خطرناك است و از پورت مشابهی شبیه به جراحی روباتیك استفاده می‌كند.
در طول لاپاروسكوپی، دست جراح به طور فیزیكی با ادواتی كه وارد پورت می‌شوند تماس پیدا می‌كند و دامنه حركت ادوات هم محدود است. در ضمن، دوربین لاپاروسكوپی كه در داخل بدن برای دید جراح تعبیه شده و به یك صفحه نمایش وصل می‌شود دارای دید دو بعدی است و به همین علت جراح در تشخیص عمق جراحی با مشكل مواجه می‌شود.
در حال حاضر جراحی روباتیك جایگاه خاصی پیدا كرده است. جراح كه قبلا دستش با اندام بیمار یا با وسایل جراحی تماس پیدا می‌كرد، در حال حاضر تنها با میز فرمان كه معمولا در اتاق فرمان تعبیه می‌شود سر و كار دارد.
این دستگاه دو دستگیره مناسب برای دو دست دارد كه به جراح اجازه می‌‌دهد  تا با مهارت كامل جراحی كند، در حالی‌كه از بیمار فاصله دارد. به علاوه دستگاهی كه وارد بدن می‌شود زاویه حركتی شبیه به  انسان دارد تا جراح بتواند مانند دست آن را به جهات مختلف بچرخاند و زاویه بهتری برای جراحی فراهم می‌سازد. هر چند اگر از نگاه یك جراح به دستگاه نگاه شود، دستگاه یك تصویر سه بعدی بزرگ شده از اعضا  ارائه می‌‌دهد، مانند این‌كه جراح دارد با چشمان خودش به مریض نگاه می‌كند، لذا در تشخیص عمق جراحی با مشكلی مواجه نخواهد شد.
وسایلی كه در جراحی روباتیك استفاده می‌شوند شبیه به وسایلی هستند كه در جراحی باز استفاده می‌شوند. حتی می‌توان از قیچی، انبر و گیره استفاده كرد  یا بخیه و گره زد.
در حال حاضر جراحی روباتیك با جراحی باز رقابت می‌كند و در روباتیك دیگر لرزش دست جراح وجود ندارد و حركات اضافی را كاهش می‌‌دهد. در جراحی باز و لاپاروسكوپی، لرزش‌های دست جراح ممكن است خطرناك باشد ولی در روباتیك، دستگاه لرزش‌های دست را به ادوات جراحی منتقل نمی‌كند.
 یادداشت‌های زیادی وجود دارند كه نشان می‌دهند  روباتیك موفق‌تر بوده است در حالی‌كه بسیاری از جراحان این روش را مانند روش‌های قبل و در بعضی مواقع بدتر هم می‌دانند. این امر بستگی به راحت بودن جراح در كار با روبات و همچنین اطلاعات وی در آناتومی پروستات و قسمت‌های اطراف آن نیز دارد.
جراحی روباتیك در حال حاضر از یك جایگاه خوبی برخوردار است و بسیاری از بیماران به خاطر خطر كمتر، این روش را انتخاب می‌كنند. به علاوه در جراحی روباتیك مانند جراحی لاپاروسكوپی از  (pneumoperitoneum) ‌مشاهده گاز معده با اشعه  Xاستفاده می‌شود.   در این شیوه از گاز(‌مانند دی اكسید كربن )‌برای رسیدن به وریدهای بطنی استفاده می‌شود. این فشار اضافی  اجازه می‌دهد كه جراحی با خونریزی كمتری انجام  گیرد. پس در جراحی روباتیك، بیمار خون كمتری از دست می‌‌دهد  كه این خود باعث محبوب شدن بیشتر این روش می‌شود.مانند هر وسیله جراحی دیگر، ممكن است كه قسمتی از ابزارهای جراحی ماشین بشكند كه در این صورت دستگاه به طور خودكار متوقف می‌شود تا به بیمار آسیب نرسد،در این مورد در اكثر بیمارستان‌ها قطعه یدكی موجود است كه سریعا قابل تعویض خواهد بود. در غیر این صورت جراح می‌تواند با لاپاروسكوپی یا عمل باز به عمل خود ادامه دهد.
روبات   da Vinci  ‌یك روبات جراح مستقیم است، پس همه حركات آن از دستورات جراح منشأ می‌گیرد. هیچ نوع حركت خودكار یا نیمه خودكاری وجود ندارد، پس این تصور كه ممكن است دستگاه مستقل از جراح عمل كند وجود ندارد.
از آنجا كه این روش كمتر به بدن آسیب می‌رساند، لذا به بیمار اجازه می‌‌دهد كه زودتر خوب شود. این بدان معنی است كه مدت زمان خوب شدن   یك بریدگی بزرگ  بسیار بیشتر از زمانی است كه بریدگی 5 تا 8 میلیمتری لازم دارد. پس از برداشتن پروستات و سپس بخیه زدن مثانه و مجاری ادرار، از سوند برای خشك ماندن محل بخیه استفاده می‌شود كه معمولا پس از 3 تا 4 روز برداشته خواهد شد و تحقیقات نشان می‌دهند كه پس از 7 تا 14 روز بیمار بهبود را به دست خواهد آورد.
در مورد بستری در بیمارستان، بیمار یك تا دو روز پس از جراحی می‌تواند بیمارستان را ترك كند. معمولا بیماران یك روز پس از جراحی روباتیك بیمارستان را ترك می‌كنند حال آنكه در بعضی از بیمارستان‌های خصوصی آمریكا شخص همان روز نیز مرخص شده است. بدین ترتیب شخص از پرداخت هزینه  بستری  در بیمارستان مبرا می‌شود.
دپارتمان بیهوشی و خدمات جراحی آمریكا معمولا سالانه تعداد 4 تا 5 جراح را به مدت 2 تا3 سال بورس می‌كند تا كاملا با روبات و عملكرد كل ماشین آشنا شوند. معمولا جراحان اورولوژی كه تجربه جراحی لاپاروسكوپی یا روباتیك نداشته‌‌اند می‌توانند داوطلب این بورس شوند. همچنین جراحی لاپاروسكوپی نیز در طول این دوره آموزش داده خواهد داد.
با گذشت زمان متقاضیان جراحی روباتیك رو به افزایش هستند و جراحان اورولوژی نیز احساس راحتی بیشتری در جراحی پروستات  می‌كنند. ولی هنوز مسأله‌هایی چون خرابی دستگاه و فاكتورهای بیمار و غیره وجود دارند كه این زمان زیادی خواهد برد.
با توجه به گام‌های بلندی كه در كامپیوتر و تكنولوژی برداشته شده، همانطور كه تبدیل كامپیوتر رومیزی به لپ تاپ و سپس كامپیوترهای جیبی درمدت كوتاهی صورت گرفت، شاهد روبات‌های كوچك‌تر و پیشرفته‌تری نیز خواهیم بود.
تاكنون جراحی‌های روباتیك زیادی روی كیسه صفرا انجام شده كه بیمار در فرانسه و جراح در نیویورك بوده است، ولی جراحی از راه دور كمی با جراحی روباتیك فرق دارد و به علت مشكلات تاخیر در دریافت تصاویر سه بعدی، جراحی روباتیك از راه دور در حال حاضر پیچیدگی بیشتری دارد.

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی
ترجمه : فرشته زارع (دانشجوی کارشناسی مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول)



این روش، پروسه ای شامل تزریق مستقیم به درون مغز استخوان است. سوزنی مخصوص از طریق قشر سخت استخوانی به قسمت نرم مغز استخوان نفوذ کرده و مواد مورد نیاز را به این بخش منتقل می کند. این سوزن در کمتر از 10 ثانیه بر روی یک مته الکترونیکی جای داده می شود.

مزایا:
موثر، ایمن و با ثبات
قدرت مناسب باتری،نفوذ آسان و قابل کنترل سوزن را امکان پذیر می سازد.
تزریق مستقیم دارو به درون سیستم عروقی
برداشتن آسان آن از درون استخوان، پس از اتمام کار

BIG (تلمبه ی دستی تزریق استخوانی):

این تلمبه مخصوص کودکان و به منظور دسترسی آسان، امن و سریع به درون مغز استخوان طراحی شده بود.

مته ی الکترونیکیEZ-IO:

اغلب سمت قدامی-میانی استخوان tibia در عمل تزریق مورد استفاده قرار می گیرد به این دلیل که درست در زیر پوست قرار گرفته و به آسانی قابل لمس است.با این حال بخش قدامی ران و قسمت بالایی استخوان ایلیاک نسبت به موقعیت های دیگر بدن، مناسب تر هستند. این روش در تزریق مواد دارویی،مایعات و خون استفاده می شود و راه حلی مساعد جهت دسترسی به درون استخوان در مواقع اورژانسی است.

نمونه ای از تزریق درون استخوانی:
تجهیزات ارائه شده شامل:
•مته ی الکترونیکی EZ
•پنبه ی آغشته به الکل
•سرنگی کوچک به همراه سوزنی نوک تیز برای ایجاد بی حسی موضعی (اگر بیمار بی هوش باشد، نیازی به این کار نیست). این بی حسی به کمک موادی چون lidocaine 1% انجام می شود.
•سوزنی با گیج 18 همراه با وسیله ای جهت کشیدن مایعات (سوزن های مخصوصی برای تزریقات درون استخوانی). سوزن های یکبار مصرف استاندارد با گیج 21- 17 نیز قابل استفاده می باشند.
•سرنگ 50ml حاوی مایعات تزریق

روش عمل:

♥ انتخاب محل درج سوزن تزریق در وسط بخش مسطح و عریض استخوان tibia،تقریبا 2cm زیر خط مفصل زانو.هرگز محل آسیب دیده و زخمی را، انتخاب نکنید.
♥ سوزن را محکم به سمت پوست فشار دهید، سپس با کشیدن ماشه ی مته ی الکترونیکی،آن را وارد حفره ی مغز استخوان کنید.
♥ ثابت کردن سوزن تزریق در محل به کمک خمیری چسبناک.معمولا از مادر کودک یا پرستار وی می خواهند تا با نگه داشتن پای او، مراقب سوزن باشند.
♥ مواد از طریق سرم یا سرنگ به درون بدن تزریق می شوند.
♥ در صورت لزوم می توانید عمل تزریق را به طور همزمان و یا متوالی برای هر دو پا انجام دهید.

عوارض:
سندرم Compartment: اگر سوزن به طور کامل از استخوان tibia عبور کند، مایعات به قسمت خلفی پا رسیده و سبب ایجاد تورم و در نهایت اختلال در گردش خون می گردند.

منابع:
www. ebme.co.uk.com
www. vidacare.com
www. en.wikipedia.org


بحث و بررسی این دستگاه و اطلاعات بیشتر :
http://www.dezmed.com/plugins/forum/forum_viewtopic.php?2635.last

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی
نام لاتین: 
Implant Cardiac Defibrillator

دستگاه دفیبریلاتور كاشتنی قلب مؤثرترین درمان آریتمی های بطنی است. این دستگاه نسبتا كوچك در زیر پوست قرار گرفته و از طریق سیم ( ‌لید) های خود ضربان و ریتم قلب را كنترل می كند.‌ ‌كامپیوتر ICD ضربان های سریع بطنی را تشخیص داده و به صورت اتوماتیك آن را خاتمه می دهد.

فیزیولوژی
اغلب تاكی كاردی ‌های بطنی (VT) به صورت منظم  هستند. در صورت عدم درمان، VT  تبدیل به تاكی كاردی سریع لرزشی (فیبریلاسیون بطنی) VF می شود. گاها تاكی كاردی لرزشی VF به صورت اولـیه در قلب ایجاد می ‌شود كه ICD آن را سریعا تـشـخـیـص داده و بـا شـوك الكتریكی آن را خاتمه مـیدهد. شوك الكتریكی منجر به ناراحتی و ‌درد قفسه سینه در بیمار می شود با این حال با در نظر گـــرفــتـــن مـــرگ حــتــمـــی در صــورت عــدم درمــان آریـتـمـی هـای خـطـرنـاك ‌بطنی، درد آور بودن این درمان جان آفرین برای بیمار قابل درك است.

چگونه كار می كند؟
 عـمـل تـعـبـیـه ICD در اطـاق آنـژیـوگـرافی ‌انجام مـی‌شـود. بـیـمـار بـر روی تـخـت مـجـهـز بـه دستگاه فلوروسكوپی (تصویر برداری با اشعهX) ‌خوابیده و كنترل فشار خون و مونیتورینگ الكتروگرام قلبی و وضـعـیـت تـنـفسی به صورت دائم ‌انجام می شود. پزشك انجام دهنده عمل در شرایط كاملا استریل ، پـوسـت نـاحـیـه (مـعـمـولا ‌ناحیه زیر ترقوه چپ) را بـی‌حـس كـرده و بـا سـوزن مـخـصـوص، سـیـاهرگ بزرگ این ناحیه را پیدا ‌كرده و پس از برش پوست، لید (سیم) ICD را وارد این سیاهرگ می كند. سپس با استفاده ‌از دستگاه فلوروسكوپی، لید یا لیدها را به دهلیز و بطن راست هدایت كرده و در محل مناسب ‌قرار می دهد. پس از اطمینان از عملكرد صحیح لید در محل قرار داده شده، لید به عضلات ‌زیر پوستی دوخته شده و انتهای آزاد آن به ژنراتور ICD وصل می شود. ژنراتور از طریق ‌برش ایجاد شده در زیر پوست گذاشته شده و پوست دوخته می شود.  ICD هنگامی كه ضربان قلب نامنظم با بسیار سریع باشد شوك های الكتریكی را جهت متوقف كردن ریتم طبیعی قلبی می دهد. مدت زمان تعبیه ICD ‌به طور متـوسـط یـك تـا یـك و نیم ساعت است اگرچه در بـرخـی مـوارد مـدت زمـان طـولانـی تـر ‌قـابل انتظار است.

 ‌قابلیت های ICD و انواع آن
مــیــــزان مــــوفــقــیــــت ICD در خــــاتــمــــه دادن بــــه آریتمـی‌هـای ‌بطنـی بیـش از 90% است. ضمنا ICD قــابـلـیـت ضـربـان سـازی (پیـس میكـر) را دارد و در صـورتـی كـه فـرد دچـار بـرادیـكـاردی ‌‌(ضربان كند قلب) یا خاموشی ناگهانی ضربان ساز قلب شود از ایـن طـریـق از غـش  یـا مـرگ نـاگـهـانی ناشی از این ‌مـكـانـیـسـم جـلـوگـیـری مـی كـنـد. در بـیماران دچار نـارسـایـی قـلـب ممكن است ICD با توانایی درمان نــارســایـی قـلـب (CRT ) بـه ‌كـار رود. ایـن ICD كـه اصـطــلاحــا ICD ســه حـفـره ای نـام دارد، از طـریـق لیدهای بطنی به انقباض مؤثر و هماهنگ بطن كمك ‌می كند. ICD های تك حفره ای از طریق یك لید متصل به بطن راست، فقط فعالیت بطنی را كنترل مــی‌كـنـنــد ولــی در ICD هــای دو حـفــره ای امكـان مانیتورینگ و ضربان سازی برای دهلیز و بطن از طریق 2 لید متصل به این حفرات امكان ‌پذیر است و در مواردی كه به عملكرد پیس میكر نیاز باشد بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در سایر موارد ‌انتخاب نوع تك حفره ای و دو حفره ای به انتخاب پزشك است.

ارزیابی عملكرد ICD
 ‌پـس از خـاتـمـه تـعبیه ICD لازم است ‌عملكرد صحیح دفیبریلاتور مورد ارزیابی دقیق قرار گیرد. جـهـت ایـن امر تست DFT انجام ‌می شود. پس از ایجاد بیهوشی سبك توسط تكنیسین بیهوشی، ICD با تحریكات برنامه ‌ریزی شده آریتمی بطنی را در قلب بیمار ایجاد می كند. پس از ایجاد آریتمی بطنی، ICD ‌در صـورت عملكرد صحیح آن را تشخیص داده و خـاتـمـه مـی دهـد. ایـن تـسـت جـهـت تـنـظـیم ‌پارامترهای ICD صورت گرفته تا در صورت ایجاد آریتمی در آینده، احتمال شكست درمان ‌نزدیك به صفر باشد. این تست بسیار كم خطر  است و بیمار طی انجام آن در خواب عمیق ‌است تا از اضطراب عمل و درد ناشی از شوك اجتناب شود‌.

آنالیز دوره ای ICD
دسـتـگـاه پـروگـرامر‌ (PSA) كه معمولا در مراكز تـخـصـصـی پـیـس مـیـكـر وجـود دارد امكان آنالیز و ‌بررسی ICD كاشته شده در بدن فرد را توسط امواج رادیوفركانس فراهم می كند. عملكرد ‌صحیح ICD و میزان باقی مانده از عمر باتری مورد ارزیابی قرار گـرفـتـه، آریـتـمـی هـای ثـبت ‌شده توسط دستگاه و درمان های انجام شده بررسی و برنامه ریزی ICD بر اساس نیاز فرد انجام ‌می شود.

 

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

دستگاه آنژیو گرافی

مفاهیم پایه
آنـژیـوگـرافـی از دو كلمـه آنـژیو به معنای رگ یا عروق و كلمه گرافی به معنای  نگاشتن  تشكیل شده است.

فیزیولوژی
بــیــمـــاریـهـــای قـلـــب و عـــروق از شـــایـــع تـــریـــن بیماری‌های قرن حاضر محسوب شده و نارسایی قلبی بزرگ ترین عامل مرگ و میر در جوامع صنعتی و نـیـمـه صـنعتی به حساب میآید. به دلیل اهمیت موضوع، ابزارها و روشهای مختلفی برای بررسی نحوه عملكرد قلب در پزشكی نوین ابداع شده كه از جمله آن ها می‌توان به رگ نگاری(Angiography) به كمك تصویربرداری اشعه X اشاره كرد. هدف در این روش به دست آوردن انواع مختلف و مكمل اطـــلاعـــات ســـاخــتــاری(Structural) و عـمـلـكــردی (Functional) از قـلـب است، به نحوی كه به كمك آن‌ها پزشك متخصص نه تنها توانایی تشخیص نوع بـیـمـاری قـلـبـی را داشـتـه بـاشـد، بـلـكـه بـتـواند بروز نارسایی قلبی احتمالی در آینده را نیز پیش بینی و از آن جلوگیری كند.
ایــن روش در درمـان بـیـمـاری تـصـلـب شـرایـیـن كاربرد بسیار گسترده ای دارد و در مقایسه با عمل جـراحی از مزایای متعدد از جمله درد بسیار كم ، كاهش خطر مرگ ومیر و اقتصادی بودن برخوردار است.
چگونه كار می كند
در آنـژیـوگـرافـی یـك كـاتتـر پـلاستیكـی نازك به داخـــل یـــك رگ بـــزرگ سـطـحـــی (نـظـیـــر شـــریــان فـمــورال‌،شــریــان بــراكـیــال، وریــد جــوگـولـر) وارد می‌شود و به سمت ناحیه هدف هدایت می شود. سـپــس مــاده حـاجـب یـد دار بـه داخـل رگ تـزریـق می‌شود(برای بیمارانی كه به مواد ید دار حساسیت دارند می توان از گاز  دی اكسیدكربن استفاده كرد.)
سپس پرتوهای ایكس از قسمت بالایی دستگاه سـی آرم بـه سمـت نـاحیـه هدف تابانده می شود و گیرنده هایی در قسمت پایین دستگاه سی آرم وجود دارد كه این پرتوها را جذب می كنند.
پس از این فرایند، تصویری واضح و دقیق از رگ و قسمت های مختلف آن بر روی عكس یا فیلم ظاهر مـی شـود. در هـنگام عكس‌برداری  به علت اینكه بافت عروقی بدن جزء نسج نرم بوده و تراكم كمی دارد بنابراین اشعه به راحتی از همه آن ها عبور كرده و بر روی فیلم نمی توان هیچ تصویری داشت. به هـمـیـن عـلـت جـهـت مـشـخـص كـردن ساختمان و وضعیت عروق بدن از موادی با عدد اتمی بالا مانند اوروگرافین و آمنیو پاك و غیره استفاده می كنند كه این مواد را اصطلاحا مواد حاجب گویند  و در لحظه عكس‌برداری این مواد را به داخل عروق هدایت كرده و همزمان عكس‌برداری انجام می شود.
كاربرد دستگاه
این روش تصویربرداری برای بیماری های زیر كاربرد دارد: 
تـصـلـب شرائین ، آنوریسم ، صدمات عروقی ‌، برای بررسی عروق كرونر ، برای بررسی عروقی كه خـون رسـانـی بـه تـومـور را بـه عهده دارند و احیانا مسدود كردن این عروق به منظور از بین بردن تومور و بالاخره برای بررسی خونریزی های داخلی.
تجهیزاتی كه بتواند وضعیت قلبی عروقی بیمار را بـه صـورت تـصویر گویا بر روی فیلم یا مانیتور به پزشك معالج گزارش كند می تواند در تشخیص و سـپـس درمـان ایـن گونه بیماران نقش بسیار تعیین كننده ایفا  كنند.
آنـــژیـــوگـــرافـــی رونــدی اســت كــه دقـیــق تــریــن اطلاعات ممكن از عروق را تهیه و قبل از عمل در اخـتـیــار پـزشـك جـراح قـرار مـی دهـد. بـر پـایـه ایـن اطـلاعات، جراح می تواند برخی از بیماری ها را بـدون نـیـاز بـه عـمـل جـراحـی بـاز، درمان كند و در صـورت نـیـاز بـه عـمـل جـراحـی باز، این اطلاعات جراح را در انجام سریع و دقیق این امر یاری رسانده و بهترین شرایط ایمنی را برای بیمار فراهم می كند.
مشخصات دستگاه
1- تخت كاتتر بارویه بدون كلاف )Frameless  (
2- ژنراتور مولد اشعه از نوع ولتاژ ثابت با قدرت 250 میلی آمپر، 150كیلو وات
3- ستون سقفی نگهدارنده سی آرم با ریل دوبل 
4- سی آرم زاویه صفر درجه ( رخ )
5- سی آرم زاویه 90 درجه ( نیم‌رخ )
6- لامپ تشدید كننده تصویر بدنه فلزی 9 اینچ 4 فیلد
7- تیوب مولد اشعه x با اندازه كانونی 5/0 و 1/0 ( 2 ست )
8- سیستم تصویری مدار بسته X-TV با دو مانیتور
9- دوربین سینه Cine   camera ()
10- انژكتور اتوماتیك مواد حاجب  
11- فیلم چنجر
12VTR -
13- یونیت شوك الكتریكی (Defibrillator unit )
14- دستگاه ظهور و ثبوت اتوماتیك فیلم 25 میلی متری
15- پروژكتور
16- Digital Subtraction Angiography(DSA)
17- تیوب مولد اشعه با اندازه كانونی 4/0 ، 8/0
18- آنالایزر سیستم قلبی
19- مولتی ایمیجر ( Multi Imager  )

منابع
[1]سالار تكی، دستگاه آنژیوگرافی
[2www.pezeshk.us]
[3www.prin.ir]

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

آندوسكوپ، دوربین انعطاف‌پذیری است كه به حفره‌های بدن سفر می‌كند تا بخش‌های سیستم گوارشی یا نای را به طور مستقیم بررسی كند. بنابراین عمل روِیت درون بدن با مقاصد پزشكی با دستگاهی به نام آندوسكوپ صورت می‌گیرد.

حفره‌ها و راه‌های درون بدن امكان استفاده از دستگاه آندوسكوپ را برای معاینه پزشكی درون بدن فراهم كرده‌است. اصول كار آندوسكوپی استفاده از یك آینه و نور بازتاب ‌است.
اغلب آندوسكوپ‌های امروزی با استفاده از راهبرد معمولی كه هر بخش از دوربین از بخش خاصی تصویربرداری می‌كند، كار می‌كنند. 
پزشكان، لوله ضخیم و انعطاف پذیری با قطر حدود 9‌ میلی‌متر یعنی در حدود عرض ناخن انسان را از حلق بیماران عبور می‌دهند كه این برای بسیاری از آن‌ها ناراحت‌كننده ‌است. بنابراین با توجه به قطر این لوله،  بیماران باید در طول اسكن بی‌حس شوند.
یك دوربین كوچك برای تهیه تصاویری رنگی با كیفیت، در فضاهای محدود طراحی شده است. چنین وسیله‌ای می‌تواند نشانه‌های هشداردهنده از سرطان مری را  پیدا كند.
امروزه در آندوسكوپی تصاویر گرفته شده از بدن به یك واحد پردازشگر ویدئویی منتقل می‌شوند و در بیشتر اعمال جراحی آندوسكوپی، از ویدئو و دوربین‌های عكاسی برای دیدن و ثبت عمل استفاده می‌شود. با این روش تصاویر رنگی قابل ضبط و ذخیره شدن به‌ دست می‌آید. به تازگی آزمایش‌هایی نیز با یك دوربین كوچك بلعیدنی برای آندوسكوپی دستگاه گوارش انجام شده ‌است. 
امروزه آندوسكوپی به عنوان رایج‌ترین و دقیق‌ترین روش معاینه برای دیدن انحرافات و گرفتگی‌های بینی نیز استفاده می شود.
آندوسكوپی در عمل جراحی دیسك كمر نیز مورد استفاده دارد. از مهمترین مزیت‌های عمل جراحی دیسك كمر با روش آندوسكوپی، ترخیص سریع بیمار پس از عمل، كاهش درد، طول برش جراحی و محدودیت‌های حركت و بهبودی سریع است. با این روش برخلاف روش‌های معمول و قدیمی تر عمده بخش‌های زائد مهره‌ها، لیگامان‌ها و عناصر اطراف مهره آسیب نمی‌بیند. 
این نوع آندوسكوپ یا درون‌بین وسیله‌ای است به قطر حدود 4 میلیمتر و طول 20 سانتیمتر كه سر آن حاوی لنزی است كه ناحیه مورد بررسی را به وضوح روی نمایشگر تلویزیون نشان می‌دهد. این لنز با زاویه‌های 0، 30، 70، 90، 120 درجه وجود دارد.
همچنین در آندوسكوپی مجازی، تصویری سه‌بعدی به‌صورت یك كپی است كه نشان‌دهنده آناتومی قسمت اسكن شده است. با استفاده از ابزار rendering كامپیوتری، یك آندوسكوپی مجازی درون محیط مجازی ، نماهای سطح داخلی ساختمان‌های لوله‌ای را شبیه آنچه در آندوسكوپی واقعی است، به وجود خواهد آورد.

كالیبراسیون
یك الگوریتم كالیبراسیون برای دوربین های لنزی دارای اعوجاج طراحی شده است. این الگوریتم از یك تصویر واحد كه از الگوی تخته شطرنج مسطح به دست آمده در یك حالت كلی است استفاده می كند.
اعوجاج شعاعی با استفاده از مدل تقسیم مرتبه اول مدل سازی این روش یك فرم بسته از تخمین پارامترهای اصلی ارائه می دهد.  ارزیابی تجربی نشان می دهد كه دقت كالیبراسیون قابل مقایسه با الگوریتم های تصاویر ورودی چندگانه است.
این الگوریتم روش ویژه و مناسبی برای كالیبراسیون آندوسكوپی پزشكی در جراحی به كمك كامپیوتر است. از آنجا كه لنز بر روی دوربین قبل از هر استفاده در اتاق عمل ‌ نصب می شود ، روش كالیبراسیون توسط پزشك بالینی با حداقل تلاش انجام می شود.
 ‌این مشكل با پیشنهاد روشی كاملا اتوماتیك كه نیاز به دخالت هیچ شخصی دیگری برای دستیابی به تصویر كالیبراسیون نیست قابل حل است.
ارائه یك روش موثر برای كالیبراسیون هندسی آندوسكوپی پزشكی كاری بسیار چالش برانگیز است. دلایل این كار را می توان به شرح زیر بر شمرد:
1) كالیبراسیون باید بسیار دقیق باشد.
2) اپتیك یا فیزیك نور آندوسكوپی اعوجاج شعاعی قوی نشان می دهد كه باید در تصویر مدل در نظر گرفته شود.
3) روش كالیبراسیون به ناچار توسط غیر‌متخصص در اتاق عمل، انجام می شود كه نیاز به استفاده از روش قدرتمند و كاملا اتوماتیك دارد.
 ‌كالیبراسیون هندسی دوربین ، یك موضوع خوب برای مطالعه است و چندین روش و نرم‌افزار در حال حاضر در دسترس است. 
متاسفانه روش كالیبراسیون مشخصات قابل استفاده ای را كه در بالا ذكر شد برآورده نمی كند.
این روش  نیازمند به دست آوردن چند تصویر شبكه  و انتخاب دستی نقاط گوشه است. این انتخاب ، هر چند به راحتی  برای تصاویر پرسپكتیو استاندارد خودكار می شود ، اما در حضور اعوجاج لنز قوی بسیار دچار مشكل می شود. به سختی می‌توان تصور كرد كه پزشكی تمایل خود را برای به دست آوردن 10 تا 20 عكس شبكه در طول یك كار منظم بالینی و سپس انتخاب دستی نقاط over all این تصاویر نشان دهد. 
Wengert و همكارانش پیشنهاد اضافه كردن تغییراتی را به جعبه ابزار Bouguet دادند، كه در آن از نقطه شبكه برای جلوگیری از انتخاب نقطه دستی استفاده می شود. اما متاسفانه، به دلیل اینكه تعیین مراكز نقطه در یك تصویر با اعوجاج شعاعی غیر‌ممكن است ، تخته شطرنج توسط نقطه شبكه جایگزین شده و باعث كاهش در دقت و صحت كالیبراسیون می شود.
در ادامه روشی برای كالیبراسیون آندوسكوپ و قابلیت استفاده آن بدون آنكه دقت كاهش یابد، پیشنهاد می شود. این روش كاملا خودكار است . شكل 1 تصویر  شبكه را نشان می دهد. 
تشخیص گوشه در ناحیه حاشیه تصویر كالیبراسیون به دلیل اعوجاج شعاعی مشكل است‌.  این گوشه ها مدور و خیلی نزدیك هستند ، فراهم كردن روش تشخیصی،  بدون نظارت و محلی سازی برای دستیابی سخت است. هدف این روش تشخیص گوشه خودكار در ناحیه مركز است، كه در آن اثر اعوجاج شعاعی كمتر شناخته شده است. مكان گوشه ها با استفاده از آشكارساز هریس با پنجره جستجو كوچك تصحیح می‌شوند.
در تحقیقات انجام شده،  الگوریتم ها قادر به كالیبره كردن  یك دوربین با اعوجاج شعاعی برای یك تصویر واحد از شبكه مسطح بودند. در حال حاضر پیشرفت های اخیر در استفاده از مختصات  مدل تصویر در مركز سیستم های catadioptric صورت گرفته است. 
این نظریه به موارد آندوسكوپی پزشكی كه توسط بررسی شباهت بین مدل تقسیم بندی برای اعوجاج شعاعی و پروژه شبه  catadioptric است نیز بسط داده شده است.
 ‌نتایج تجربی نشان می دهد كه روش كالیبراسیون خطی پیشنهاد شده از یك تصویر منفرد دقت قابل مقایسه با Bouguet ارائه می دهد، كه از تصاویر مختلف و بهینه سازی غیر خطی تكراشونده استفاده می كند(شكل 2.)
شكل2 نتایج 12 كالیبراسیون مستقل را با استفاده از كالیبراسیون تصویر منفرد (هر تصویر امكان كالیبراسیون كامل را فراهم می كند) بر حسب نتیجه به دست آمده با جعبه ابزار  Bouguetمقایسه شده اند.
Bouguet به طور همزمان از دوازده تصویر استفاده می كند و تصحیح كلی نهایی را با بهینه‌سازی تكرار شونده انجام می دهد. شكل سمت چپ مربوط به  تخمین نقاط اصلی cx (، )cy است ، در حالی كه شكل سمت راست تخمین فاصله كانونی و اعوجاج را نشان می دهد

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

تشخیص هویت با استفاده از رادیوگرافی دندان (Dental Biometrics)
بر خلاف سایر روش های بیومتریك، تشخیص هویت از طریق دندان بسیار پیچیده است زیرا دندان با گذشت زمان تغییر می كند. یك دندان می تواند در اثر عمل جراحی یا تصادف از دست رود. به همین دلیل در مجامع قانونی این روش تشخیص كمتر قابل قبول است ولی در برخی موارد (مانند قتل در آتش سوزی) تنها وسیله تشخیص همین روش می تواند باشد.
در این روش از بیومتریك از عكس های رادیولوژی كه از دندان افراد مختلف گرفته می شود به عنوان اطلاعات اولیه پایگاه داده ها مورد استفاده قرار می گیرد. سپس بعد از مرگ یك فرد به طوری كه نشود او را از طرق دیگر تشخیص داد از دندان های او عكس گرفته و با داده های قبلی تطابق داده می شود تا هویت فرد مورد نظر تعیین شود. 

باز شناسی  هویت از طریق  DNA
 DNA پایه و اساس زندگی است كه از دی اكسید ریبوز- فسفات پلیمری تشكیل شده است و در واقع از چهار پایه هتروسیكلیك تشكیل شده است كه شامل آدنین و تیمیدین و گوانین و سیتوزین است.   DNA در واقع یك كد شیمیایی خودسازنده است.  از طریق تركیبات هیدروژنی بین رشته ای ، رشته های ناموازی از پلیمرها كنار هم قرار می گیرند تا یك ساختار مارپیچی بزرگ را ایجاد كنند. 
ترتیب خطی این پایه ها یك دستورالعمل را به فرم تركیبی از ژن‌ها ایجاد می كند در هر انسان چیزی حدود سی تا چهل هزار ژن وجود دارد. فهم روابط پیچیده بین DNA و خصوصیات مختلف در درجه اول اهمیت در علوم بیولوژی ملكولی و پزشكی قرار دارد. توسعه و رشد اشتباه ژن ها چه در فرم محصولات زیان آور و چه در فرم غیر عادی آن عامل بسیاری از بیماری ها است. بنابراین به خصوص در سطح ملكولی علاقه مندی به تولید فرایندها و وسایلی كه كار تنظیم و مطالعه توسعه و ساخت ژن ها را انجام می‌دهند وجود دارد.

 

 

باز شناسی  DNA
به طور مفهومی بازشناسی DNA به سه حوزه تقسیم می شود یكی حوزه بیولوژیك آن است یكی بازشناسی شیمیایی اسید های نوكلئیك است و آخری نیز اسپكتروسكوپی است. 
در بازشناسی DNA كه در واقع یك كد یك بعدی است كه برا ی هر فرد به صورت یكتا است.فرم استاندارد Bاز DNAدارای دو نوع ماجور ومینور است كه نوع ماجور آن دارای شیار كم عمق و وسیعی با طول 12 آنگستروم  است و نوع مینور آن دارای شیار عمیق و باریك با طول 4 تا 6 آنگستروم است. تغییرات ساختاری وابسته به توالی ، خواص تركیبی ، حلالیت و ... ، همگی باعث ایجاد تغییر در فرم استاندارد آن می شوند. شكل1 جدول ماژورها و مینورها را نشان می دهد.
 ‌تفكیك شیمیایی بین پایه های DNAبه وسیله الگو های تركیبی هیدروژن دار  دونور و اكسپتور كه در لبه های جفت های پایه هستند صورت می گیرد. پروتئین هایی كه باعث شناسایی  DNAمی شوند از تركیبات ویژه هیدروژنی  نظیر وان در والس و الكترواستاتیك برای اتصال به توالی های مهم بیولوژیك استفاده می كنند. بنابراین ترتیب پایه ها به عبارتی به خواص شیمیایی در DNA های ماجور و مینور بستگی دارد كه این ها در نهایت به پروتئینی كه به نام  read مشهور است متصل می شوند. 
بررسی زمینه های بازشناسی DNAبه وسیله مولكول های كوچك باعث تولید محصولات خنثایی می شود كه می توانند DNA را بازشناسی كنند كه هر كدام دارای درجه خاصی از ویژگی های رشته هستند و دارای مدهای اتصال متفاوتی هستند كه شامل شیار ها یا روی هم قرار گرفتن می شود. شیار‌های مینور محیط خوبی را برای بازشناسی به وسیله ملكول های كوچك فراهم می كنند. 
دیستامینسین كه 5 جفت پایه را در رشته مینور متصل می كند ، اثبات شده است كه دارای موقعیت مناسبی برای كنترل ویژگی های رشته دارد.         

 

چارچوب پلی آمیدی برای بازشناسی توالی ویژه ای از ملكول ها در نوع مینور
ساختمان پلی آمید در DNA شامل N-متیل پیرول (Py) كربوكسید است كه ساختاری از تكرار دیستامین است و به همان تعداد متیل ایمیدازول (Im) و متیل3-هیدروكسی پیرول (Hp) كربوكسید است. بازشناسی DNA به جفت‌های اسید های آمینه كناری در نوع مینور بستگی دارد كه حلقه های آروماتیك را در كنار خود جمع می كند. شكل2 قوانین جفتی برای شناخت پلی آمید در جدول مینور است.
هر جفت از پلی امید های باقی مانده یك انتخاب برای یك جفت پایه در یك DNAخاص است كه بر اساس فاكتورهای موقعیت فضایی و یكسانی اتصالات هیدروژنی دونور یا اكسپتور و ویژگی این تركیبات ، وارد معادله تركیب می‌شود. یك جفت ازIm در طرف مخالف  Py باعث ایجاد یك جفت پایه G-C می شود در حالی كه Py/Im باعث ایجاد C-G می شود. یك جفت Py/Py باعث نابودی هر دو جفت پایه A-T و T-A می شود. یك Hp در خلاف جهت یك Pyباعث ایجاد تفاوت بین A-T و T-A می شود در حالی كه  Py/Hp جفت  A-Tرا در اولویت بالاتری از T-A قرار می دهد و با روش های مختلفی این قوانین اثبات شده اند. 

گوش(Ear)
از گوش به دو شكل برای تشخیص هویت استفاده می شود:
1) ‌شكل و ساختار لاله گوش در افراد مختلف متفاوت است (شكل 3.)
1)اكوی صدای خروجی از كانال گوش برای هر فرد با فرد دیگری متفاوت است (شكل 4.)
تا به حال این روش كارایی زیاد و قابل اعتمادی برای تشخیص هویت نداشته است و مواردی اندك برای تایید هویت از آن استفاده شده است. 

لب ها (Lips)
تا به حال این نوع از بیومتریك پیشرفت و كاربرد خاصی نیافته است. از لب به عنوان بیومتریك به یكی از سه طریق زیر استفاده می شود :
  ‌اثر لب (Lips Print) : همانند اثر انگشت است با این تفاوت كه اثر لب را ثبت می‌كنند. لب نیز همانند انگشت دارای منحنی ها و خط و خطوط مختص به هر فرد است. این روش تا حد زیادی قابل اعتماد است.

 ‌نحوه تحرك لب ها(Lips Movement): این روش همانند Gait یك روش رفتاری است و در تشخیص گوینده به ما كمك می كند. روش دقیقی نیست و می تواند تنها برای تایید هویت استفاده شود.

 ‌شكل لب ها: Lips Shape می تواند برای تایید هویت به  كار رود و مرسوم نیست.

ناخن (Nail)
این روش كاملا جدید است و تحقیقات گسترده ای روی آن صورت نگرفته است. از ناخن به دو شكل برای بیومتریك استفاده می‌كنند:

 ‌رشته های گوشت زیر ناخن :Nail Bed اگر در ابعاد میكروسكوپی به سطح نرم زیر ناخن نگاه شود، مشاهده می شود این سطح دارای برآمدگی هایی موازی و رشته  مانند است. این قسمت شامل مویرگ‌ها، اعصاب و ...است. در طول سن این برآمدگی ها یا رشد طولی دارند یا پهن تر می شوند ولی در هرحال وجود دارند. ادعا می شود كه ساختار و شكل این رشته‌ها همانند اثر انگشت و عنبیه در افراد مختلف، متفاوت است.

Nail RFID : این روش بسیار به ندرت استفاده شده است. در این روش یك میكرو‌چیپ RFID بر روی سطح ناخن قرار می گیرد و میزان خاصیت خازنی بین سطح بالایی ناخن و سطح گوشت را می سنجد. این میزان خازن برای هر فرد منحصربفرد است.

طیف الكترو مغناطیسی پوست(Skin Spectrum)
در این روش توسط دیودهای نوری (LED) به سطح پوست یك سری نور خالص با طول موج های مختلف می‌تابانند توسط تعدادی فتو دیود(photo diode) میزان شدت موج برگشتی از سطح پوست را ثبت و سپس اطلاعات را تحلیل می كنند. میزان جذب و انعكاس نور (به طور كلی هر موجی متناسب با طول موجش) توسط پوست هر فرد متفاوت با دیگران است و این مطلب اساس روش مذكور است. میزان جذب و انعكاس نور پوست هر فرد متفاوت با دیگران است (شكل5.)

نمایشگر دمای نقاط بدن (Infrared thermogram)
نقاط مختلف یك جسم یا بدن بر اساس نوع و میزان حرارتش امواج مادون قرمز تابش می كند. این روش یك روش كلی برای به دست آوردن اطلاعات تصویر است و می تواند برای تصویربرداری در خیلی از فیلدهای اشاره شده در بالا مانند اثرانگشت، كف دست، رگ‌های زیر پوست، گوش و ... به  كار رود.
در این روش ها الگوی حرارتی تابش شده از صورت فرد، دست ها یا حتی رگ‌های فرد را به كمك یك دوبین مادون قرمز ضبط و سپس پردازش مناسب را انجام می دهند. این الگوها برای هر فرد منحصر به او است. به دست آوردن این نوع اطلاعات خام از افراد مشكل نیست ولی دقت در تصویربرداری مشكل خواهد بود. چرا كه، اگر فرد در محیطی با یك منبع حرارتی قوی باشد یا در دستش یك فنجان چای گرم باشد، تمامی محاسبات اشتباه می شوند. از این رو برای استفاده از این شكل بیومتریك، اتاقك های مخصوصی در نظر می‌گیرند كه یقینا سبب صرف وقت، هزینه، و همچنین عدم راحتی كاربر می شود.

 ‌روش های دیگر
در این قسمت روش های غیر متداول و تحت مطالعه فقط ذكر می شود:
 ‌سیگنال قلبی و خون (electrocardiogram)
 ‌عطر و بو مربوط به هر فرد (odour)
 ‌انعكاس صوت در مغز (Reflection of acoustic waves in the head)
 ‌مقاومت الكتریكی پوست (Skin impedance)
 ‌شكل ظاهری دست مشت شده (Knuckle creases Articulations)
 ‌چین خوردگی های پوست انگشت (Finger wrinkles)
 ‌چگونگی در دست گرفتن اجسام (Dynamic Grip Recognition)
 صدای منتقل شده از استخوان های انگشت پس از تحریك یك پالس صوتی (Bone sound transmission)
 ‌موج مغناطیسی منتشر شده از انسان (Bioelectric    field)
 ‌نحوه رد گیری چشم (Eye   movement      tracking)
 ‌توپوگرافی سطح قرنیه (Corneal surface topography)
 ‌شكل سه بعدی انگشت D Finger surface3
 ‌طیف حاصل از سیگنال های مغزی EEG
 ‌شكل سینوس های جلویی سر (Frontal Sinus Recognition)

مقایسه میزان كاربرد روش ها
در جدول1 خلاصه‌ای از ویژگی‌های مهمترین روش‌های شناسایی بیومتریك درج شده است. در این جدول چگونگی كار كرد هر یك از روش‌ها و برتری‌ها و كاستی‌های هر كدام بیان شده است. 
همان‌گونه كه از جدول1 مشخص است شمار سیستم‌های شناسایی بیومتریك كم نیستند و همه آن ها در یك نقطه مشتركند:‌آن ها از ویژگی‌های ثابت بدنی و رفتاری برای شناسایی اشخاص استفاده می‌كنند. 
پركاربردترین روش‌های بیومتریك برای تشخیص هویت افراد در حال حاضر، سیستم‌هایی هستند كه داده‌های اثر انگشت‌، ویژگی‌های چهره، شبكیه چشم و عنبیه را دریافت كرده و با داده‌های موجود در بانك اطلاعاتی مقایسه می‌كنند. اگر داده‌ای دریافت شده با درصد قابل قبولی با داده‌های مرجع مطابقت داشته باشد، فرد شناسایی خواهد شد. 
با ورود سیستم‌های شناسایی بیومتریك در آینده عمل وقت‌گیر ورود نام كاربردی و گذر واژه حذف خواهد شد. گذاشتن انگشت روی حسگر با یك لبخند به دوربین كافی است تا اجازه كار با كامپیوتر را به دست بیاورید. افزون بر این، سیستم‌های بیومتریك هم صد‌ درصد قابل اعتماد نیستند و همچنان باید نگران عملكرد نادرست یا اختلال در آن بود. از همین رو، بهتر است از تركیب روش‌های بیومتریك استفاده شود. در بسیاری جاها مانند بانك‌ها، فرودگاه‌ها و درهای ورودی سازمان‌ها مدت‌هاست از سیستم‌های شناسایی از روی اثر انگشت و چهره استفاده می‌شود. اما در جاهای دیگر سرعت پذیرش بیومتری كمتر است. 

شبكه های عصبی در بیومتریك
روش های به كار رفته در بیومتریك متنوع بوده و روزبروز نیز توسعه بیشتری می‌یابند، یكی از این روش ها استفاده از شبكه‌های عصبی مصنوعی است كه در انواع مختلف بیومتریك مورد استفاده قرار می گیرند. برای طراحی شبكه عصبی ، اطلاعات دقیق از ابعاد و ساختار آن  مورد نیاز است. تمامی شبكه های عصبی از هر نوع كه باشند اگر در بیومتریك مورد استفاده قرار گیرند عمل تشخیص الگو را انجام می دهند.

تشخیص الگو (Pattern Recognition)
یك دسته از الگو عبارتند از دسته ای از اشیاء كه دارای چندین خاصیت و ویژگی اساسی و مجزا به صورت متداول و مجزا هستند كه در نهایت می تواند یك اسم باشد. تشخیص الگو عبارت است از علم نامگذاری به اشیای طبیعی در جهان واقعی یا به اصطلاح فنی  فرایندی كه به موجب آن یك الگو یا یك سیگنال دریافت شده به یكی از كلاس های از پیش تعریف شده ارجاع داده می شود.

طرح كلی یك سیستم تشخیص الگو
وظیفه اساسی یك سیستم كه عمل تشخیص الگو را انجام می دهد، به دست آوردن اطلاعات مفید از شی، سپس عمل طبقه بندی توسط مقایسه با برخی نتایج معمول است. در شكل6 مراحل مختلف تشخیص یك الگو نشان داده شده است.
در روش شناسایی اثر انگشت از شبكه های SOM و MLP استفاده می شود. برای ایجاد داده مورد نیاز یك شبكه عصبی باید دانست كه نقاط منحصر به فردی كه مكان آن ها برای هر اثر انگشت در هر فرد متفاوت است وجود دارند. بدین ترتیب مختصات این چند نقطه خاص را می توان به صورت یك داده ورودی برای هر شبكه عصبی مورد استفاده قرار داد. این روش  نقایص جزیی نیز دارد كه می تواند برای تشخیص هویت خودكار نامناسب باشد. چون اثر انگشت می تواند تحت تاثیر عواملی همچون، فاكتورهای ژنتیك، سالخوردگی، دلایل محیطی و كار قرار بگیرد.
شبكه هایی كه بیشتر در روش اسكن چشم به منظور تشخیص هویت استفاده می شود می‌توان به شبكه های HMM، MLP و RBF اشاره كرد.  ‌همچنین شبكه های عصبی مصنوعی مورد استفاده در اسكن چهره به منظور تشخیص هویت می توان از HMM، EHMM )Embeded HMM(، MLP،  Bayesian MLP، KNN، ART و RBF نام برد.
در روش تشخیص هویت از روی صدا و گفتار، از شبكه های عصبی مصنوعی MLP و HMM بیشتر استفاده می شود.
در روش تشخیص امضاء، پویای امضاء از قبیل سرعت، سرعت نسبی، ترتیب حركات و فشار مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد و در نهایت این خصوصیات جمع شده و در قالب یك بردار یا نوع دیگری از داده به ورودی شبكه عصبی استفاده شده اعمال می شود.
در روش پویایی شناسی حركت یك كلید روی صفحه كلید رایانه برای ایجاد یك داده ورودی برای شبكه عصبی می توان از مواردی چون كلمه تایپ شده، فاصله زمانی بین فشار هر كلید، سرعت نسبی و كلی تایپ كلمه عبور استفاده كرد. شبكه هایی كه در این روش مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: KNN، MLP و LVQ.

تركیب چند روش بیومتریك (Multimodal Biometrics or Fusion)
سیستم های تایید كاربر كه از یك روش بیومتریك استفاده می كنند اغلب مجبورند كه با داده های نویزدار و درجات خطای نامحدود مواجه شوند. به منظور بهبود اجرای تطابق های ویژه در چنین وضعیت هایی سیستم های بیومتریك تركیبی مورد استفاده قرار می گیرند.
لازم بذكر است سطح تلفیق روش های بیومتریك خود به سه دسته تقسیم می شوند.
‌تلفیق در سطح به دست آوردن اطلاعات: چند بردار ویژگی از روش های بیومتریك مختلف استخراج شذه و سپس به روش های مختلف با هم تركیب می شوند.
‌تلفیق در سطح حوزه تطابق: هر تطبق بیومتریك یك درجه شباهت (Similarity Score) ایجاد می كند كه نشان دهنده بردار ویژگی با بردار الگو (Template Vector) است كه حوزه تطابق نام دارد. در این سطح از تلفیق این حوزه ها می توانند با هم تركیب شوند و در شناساندن كاربر به ما كمك كنند.
‌تلفیق در سطح تصمیم گیری: در این حالت هر بیومتریك بر اساس اطلاعات و تكنیك های خود عمل تشخیص را انجام می‌دهد. سپس بر اساس رای گیری عمل تشخیص نهایی انجام می شود.
شبكه های عصبی مورد استفاده در این مورد در واقع تمامی شبكه هایی هستند كه در روش های قبل مورد استفاده قرار گرفته اند. در واقع در اینجا نیز می توان تركیبی از چند شبكه عصبی مصنوعی استفاده كرد.
در جدول2 تعدادی از روش های تشخیص هویت و ویژگی های این روش ها جمع آوری شده و شبكه های عصبی متداول استفاده شده در آن ها بیان شده است

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

باز شناسی  هویت از طریق چشم

بیومتریك تكنولوژی نوینی برای تشخیص خودكار هویت افراد است. در این روش از ویژگی های منحصر به فردی از قبیل اثر انگشت، كف دست، امضاء، هندسه دست، سیاهرگ مچ دست، صوت، چهره، عنبیه، شبكیه چشم و ... استفاده می شود. همچنین بیومتریك راه حلی برای افزایش امنیت جوامع اطلاعاتی نسبت به امنیت حاصله از روش های تشخیص هویت جاری از قبیل كلمه عبور، شماره شناسایی شخصی و كارت های نوار مغناطیسی است. در این شماره به معرفی سایر روش های بیومتریك خواهیم پرداخت.
در زنگ تحقیق شماره قبل  تعدادی از روش های بیومتریك مورد بررسی قرار گرفت و ویژگی های این روش ها به طور كامل ذكر شد. در این شماره تعدادی از روش های دیگر در زمینه بیومتریك بررسی می شود و مزایا و معایب تمامی روش های مبتنی بر بیومتریك مورد مقایسه قرار می گیرد. همچنین كاربرد شبكه های عصبی مصنوعی در زمینه تشخیص هویت بیان شده و اهمیت هر شبكه در  استفاده از روش های بیومتریك خاص بیان می شود.

مزایای تكنولوژی بیومتریك نسبت به روش های تشخیص هویت قدیمی عبارتند از:
1- ضرورت حضور فیزیكی فرد در محل شناسایی
2- عدم نیاز به یادآوری كلمه عبور،  PIN یا حمل كارت شناسایی
3- كاهش شدید امكان تقلب و دسترسی غیرمجاز و صرفه جویی میلیاردی در اقتصاد
سیستم های بیومتریك شامل خوانده یا وسیله اسكن عضو مورد نظر، نرم افزار تبدیل‌كننده اطلاعات جمع آوری شده به شكل دیجیتال و پایگاه داده كه داده های بیومتریك را برای مقایسه با موارد از پیش ضبط شده فراهم می كند .

انواع سیستم های بیومتریك
هر سیستم بیومتریك دارای قوت و ضعف خاص خودش است و انتخاب هر روش خاص بسته به كاربرد آن است. هیچ روش بیومتریك به تنهایی انتظار نمی رود كه به صورت كاملا موثر نیازهای یك كاربرد را برآورده سازد. به عبارت دیگر هیچ بیومتریكی بهینه نیست. در شكل1 تعدادی از روش های مختلف بیومتریك نشان داده شده است.  شكل a‌-1، بیومتریك از طریق DNA  b‌-1 بیومتریك  توسط گوش،  c‌-1 بیومتریك با استفاده از چهره،  d‌-1 بیومتریك  از طریق گرمای صورت،  e‌-1 بیومتریك  توسط گرمای دست،  f‌-1 بیومتریك  با استفاده از رگ دست،  g‌-1 بیومتریك  از طریق اثر انگشت،  h‌-1 بیومتریك با استفاده از راه رفتن،  i‌-1 بیومتریك  توسط هندسه دست،  j‌-1 بیومتریك از طریق عنبیه،  k‌-1 بیومتریك اثر كف دست،  l‌-1 بیومتریك شبكیه،  m‌-1 بیومتریك امضاء،  n‌-1 بیومتریك با استفاده از روش صوت را نشان می دهد.

1- باز شناسی  هویت با استفاده از شبكیه
تحقیقات در زمینه تشخیص هویت از طریق چشم از سال 1935 آغاز شد. در همان سال مقاله ای منتشر شد و این مطلب را بیان كرد كه شبكیه افراد مختلف دارای طرح و الگویی یكتا از رگ های خونی است و می توان از الگوی رگ های خونی كه در شبكیه وجود دارند جهت تشخیص افراد استفاده كرد. 
در دهه 50  بیان شد كه الگوی رگ های خونی افراد مختلف و حتی بین دوقلوهای كاملا یكسان متفاوت و یكتاست. در سال های اخیر نیز تحقیقات وسیع و پیشرفت های چشم گیری در زمینه به دست آوردن الگوهایی از شبكیه و قرنیه و یكتایی این الگوها به وجود آمده است.

آناتومی و یكتایی شبكیه
نسبت شبكیه و چشم همانند  نسبت فیلم به دوربین است. شبكیه از بافت های گیرنده‌‌ای است كه از لایه های مختلفی تشكیل شده است. همچنین شبكیه از میلیون ها گیرنده نوری تشكیل شده است كه عملكرد آن ها عبارت  از: جمع آوری اشعه های نوری است كه به آن فرستاده می شود و تبدیل این نورها به پالس های الكتریكی است كه با عبور از عصب نوری به مغز رسیده و در آنجا این پالس های الكتریكی به تصویر تبدیل می شود. دو گونه مختلف گیرنده های نوری در شبكیه وجود دارند، گیرنده های میله ای و گیرنده های مخروطی. گیرنده های مخروطی كه تقریبا 6 میلیون از آن ها وجود دارند در دیدن رنگ های مختلف به فرد كمك كرده و گیرنده های میله ای كه تقریبا 125 میلیون از آن ها وجود دارند در دید در شب و محیط پیرامون به شخص كمك می كنند. این الگوی رگ های خونی موجود در شبكیه است كه تشخیص هویت از این طریق قرار گرفته است.
شكل2 نشان دهنده موقعیت شبكیه است. همانطور كه مشاهده می شود قرنیه در جلوی چشم قرار گرفته است و شبكیه در انتهای چشم قرار دارد. به علت اینكه شبكیه در مكانی درون چشم قرار گرفته است و در مقابل محیط خارج از چشم نیست به عنوان یك روش تشخیص هویت پایدار قلمداد می شود.
شكل 3 نشان دهنده شمای نزدیكی از الگوی رگ های خونی درون چشم است. خط‌های قرمز نشان دهنده رگ های خونی و قسمت  روشن نشان دهنده مكان دیسك نوریاست (مكانی  كه عصب نوری به شبكیه متصل می شود و اطلاعات در این مكان از چشم به مغز ارسال می شود. ) دایره ای كه در شكل وجود دارد مكانی است كه توسط دستگاه برای استخراج ویژگی اسكن شده است. 

تكنولوژی دستگاه های اسكن 
دستگاه های اسكن شبكیه از 3 بخش عمده تشكیل شده اند:

1-قسمت تصویر برداری و پردازش سیگنال:
این بخش شامل دوربینی جهت تصویر برداری و سپس تبدیل تصویر اسكن شده از شبكیه به فرمت دیجیتال است.

2-قسمت تطبیق دهنده:
این بخش شامل یك سیستم كامپیوتری اعتبارسنجی و تشخیص هویت استفاده كننده است.

3-قسمت نمایش دهنده:
در این بخش ویژگی های یكتای شبكیه به صورت یك قالب نمایش و ذخیره می شود.
قسمت اخذ تصویر و بخش پردازش آن مشكل ترین بخش برای انجام به صورت كاملا صحیح بوده و به این دلیل است كه شخص مورد نظر در طی انجام این پروسه باید همكاری كامل داشته باشد.  استفاده كننده ابتدا باید چشم خود را در مقابل لنز دستگاه اسكن شبكیه در فاصله بسیار نزدیك قرار دهد. در این هنگام بسیار مهم است كه برای اخذ تصویری خوب شخص كاملا بی حركت روبروی دستگاه قرار گیرد. همچنین استفاده كننده باید هرگونه عینكی كه به چشم دارد قبل از اخذ تصویر برداشته تا از انعكاس نور توسط عینك یا لنز و تداخل آن ها با سیگنال های شبكیه جلوگیری شود.
در این لحظه استفاده كننده از درون لنز متوجه نور سبز رنگی كه درون پشت زمینه سفید قرار دارد خواهد شد. هنگامی كه دستگاه فعال می‌شود، نور سبز در درون مسیر دایره ای رنگ شروع به حركت می كند و تصویری از شبكیه از درون مردمك چشم تهیه می كند. معمولا 3 تا 5 تصویر از شبكیه گرفته می شود. با توجه به همكاری استفاده كننده این مرحله می تواند بیشتر از 1 دقیقه به طول انجامد. كه نسبت به اخذ و پردازش تصویر روش های دیگر تشخیص هویت زمان بسیار زیادی به حساب می آید. این زمان برای دستگاه اسكن قرنیه تقریبا برابر 2 ثانیه است.
در مرحله استخراج ویژگی های منحصر به فرد مزیت روش شبكیه در این است كه فاكتورهای ژنتیكی تعیین كننده الگوی شبكیه نیستند. این موضوع باعث می شود كه شبكیه دارای ویژگی های منحصر به فرد قوی باشد. از شبكیه تا 400 نقطه منحصر به فرد اطلاعاتی می‌توان استخراج كرد كه نسبت به اسكن اثر انگشت كه 30 تا 40 نقطه است بسیار روش دقیق‌تری است.
در مرحله تولید قالب، ویژگی های استخراج شده منحصر به فرد از الگوی رگ های خونی شبكیه اساس تشكیل این قالب هستند كه 96 بایت است. لذا یكی از كوچكترین قالب های تشخیص هویت در نظر گرفته  می شود. این حجم برای دستگاه اسكن قرنیه بین 256 تا 512 بایت است.

منابع خطاها 
مشكلات متفاوتی می توانند در اخذ تصویری دقیق از شبكیه نقش داشته باشند و لذا در عدم  تشخیص دقیق نقش داشته باشند. در زیر به تعدادی از این خطاها اشاره شده است:
1-عدم همكاری شخص استفاده كننده با دستگاه. هر گونه حركت از سمت استفاده كننده در مرحله اخذ تصویر می تواند باعث خطا شود.
2-عدم رعایت فاصله مشخص شده توسط دستگاه
3-لنز كثیف دستگاه اسكن شبكیه
4-تداخل نوری توسط محیط خارجی
5-ابعاد مردمك استفاده كننده. روشنایی زیاد محیط باعث كاهش نویز  از طریق مردمك به شبكیه و بالعكس می شود. این امر باعث افزایش تعداد عدم پذیرش توسط دستگاه می شود.

مزایا و معایب تشخیص هویت از طریق شبكیه
همانند سایر روش های تشخیص هویت این روش نیز به نوبه خود دارای معایب و مزایایی است. تعدادی از مزایای این روش در زیر آمده است:
‌الگوی رگ های خونی شبكیه به ندرت در طی دوران زندگی تغییر می كنند. به غیر از مواردی كه افراد دچار بیماری های چشمی می‌‌شوند، مانند آب مروارید ،آب سیاه و ...
‌حجم قالب اصلی 96 بایت است كه بسیار كوچك است و باعث كاهش زمان در انجام مراحل بررسی و تشخیص هویت نسبت به قالب های بزرگتر می شود.
‌تا حدود 400 نقطه دارای ویژگی های منحصر به فرد را می توان از الگوی رگ های خونی شبكیه به دست آورد.
‌شبكیه درون چشم قرار دارد و در مقابل صدمات محیط خارجی مصون است.

معایب عمده این روش عبارتند از:
‌تهدید سلامت چشم، این شایعه وجود دارد كه اسكن از شبكیه باعث تخریب چشم می شود.
‌عدم راحتی استفاده كننده به علت نزدیكی زیاد لنز با چشم
‌میزان انگیزه شخص استفاده كننده، بر خلاف روش های دیگر كیفیت یكی گرفته شده بستگی مستقیم با میزان همكاری شخص دارد.
‌استفاده كننده باید عینك یا لنز چشمی خود را بردارد.
‌در حال حاضر دستگاه های اسكن شبكیه بسیار گران قیمت هستند.

باز شناسی  هویت با استفاده از عنبیه
در سال 1936 چشم پزشكی به نام frank Burch پیشنهاد تشخیص افراد از طریق الگوی قرنیه را عنوان كرد. اما تا سال 1985 بود كه توسط دو چشم پزشك به نام های  Leonard Flom و Aran Safir این مطلب بیان شد كه قرنیه های افراد مختلف كاملا با هم متفاوت است ودر سال 1987 موضوع تشخیص هویت از طریق قرنیه افراد به نام آن ها ثبت شد. در 1993 سازمان دفاع هسته ای برای ساخت و آزمایش اولین دستگاه تشخیص هویت از طریق الگوی قرنیه آغاز به كار كرد كه این طرح در سال 1995 كاملا موفقیت آمیز به انجام رسید. 
امروزه نیاز به وسایل قابل اطمینان، سریع و غیر تهاجمی برای تشخیص خودكار هویت اشخاص به شكل قابل توجهی وجود دارد. تكنیك های كامپیوتری كه برای شناسایی ویژگی های افراد مانند صورت، اثر انگشت، شبكیه، صوت، هندسه كف دست، چشم و غیره به كار می روند، كاربردهای فراوانی در زمینه‌های امنیتی، نظارتی و مالكیت دارند. اما بسیاری از روش های موجود توانائی های محدودی در زمینه شناسایی ویژگی ها در موارد عملی و واقعی دارند؛ برخی از روش ها مستلزم تماس با بدن شخص هستند، برخی به صورت تهاجمی عمل می كند، تعدادی از روش‌ها مستلزم تنظیم نهایی توسط یك شخص بوده و برخی دیگر از آن ها هزینه های بالایی دارند. روشی كه اخیرا بیشتر از سایر روش‌ها مورد توجه قرار گرفته است، شناسایی افراد از روی خصوصیات موجود در عنبیه آن ها است.
ایده استفاده از الگوهای عنبیه برای شناسایی افراد ابتدا توسط چشم پزشكی به نام فرانك برچ در سال 1936 پیشنهاد شد. در دهه 1980 این ایده در یكی از فیلم های جیمزباند به نام   Never Say Never Again ظاهر شد و بدین طریق به افكار عمومی راه یافت، اما در آن زمان هنوز به عنوان حدس و افسانه علمی باقی مانده بود. در سال 1987 دو چشم پزشك دیگر به نام های آرن سفیر و لئونارد فلوم این ایده را ثبت كرده و در سال 1989 از جان داگمن خواستند تا برای خلق الگوریتم‌های واقعی برای شناسایی افراد بر اساس عنبیه كوشش كند. الگوریتم هایی كه داگمن در سال 1994 به ثبت رساند، پایه ای برای تمامی سیستم های امروزی شناسایی افراد بر اساس عنبیه است.
در سال های اخیر محصولات متعددی برای به دست آوردن تصاویر عنبیه از فواصل مشخص و كاربردهای متنوع‌ توسعه داده شده‌اند.  در سال 1996 یك سیستم تصویر برداری فعال، از دوربین‌های خاصی برای به دست آوردن تصاویر عنبیه در فاصله تا یك متر استفاده كرد. 
یك وسیله تصویر برداری كوچكتر جدید و كم هزینه، Authenticam، دوربینی دیجیتالی برای استفاده دستی، رومیزی، تجارت الكترونیكی و دیگر كاربردهای امنیتی اطلاعات است. برای ایمنی فیزیكی، دوربینی با متمركز كننده و تنظیم كننده خودكار به نام  IrisAccess برای كنترل مدخل و درب ورودی ساختمان توسعه داده شد. روش های ایمنی و كنترل ورودی بر پایه باجه های شناسایی افراد براساس عنبیه در فرودگاه ها توسعه داده شده است. سیستم های دیگری كه الگوریتم های شناسایی افراد بر اساس عنبیه را در خود جای می‌دهند در حال توسعه هستند.
پیش‌بینی می شود كه شناسایی افراد بر اساس عنبیه در محدوده وسیعی از كاربردهایی كه شناسایی افراد در آن ها می بایست ایجاد شده و یا تصدیق شود، گسترش یابد. این ایده، كنترل گذرنامه، تجارت الكترونیكی، خدمات درمانی، پرداخت‌های استحقاقی، حق دستیابی به اطلاعات ویژه، اختیارات، خدمات دولت، كاربردهای نیروی انتظامی و قانونی، سفر هوایی، ورود به كامپیوتر یا هر تعامل دیگری كه درآن شناسایی شخصی بر دارائی یا رمز خاصی(كلیدها، كارت ها، مدارك، كلمات عبور، شماره های شناسایی فردی) تكیه می كند، را شامل می شود.

كاربردهای شناسایی افراد بر اساس عنبیه
برخی كاربردهای ممكن شناسایی افراد بر اساس عنبیه عبارتند از:
 ورود به كامپیوتر؛ به عنوان یك رمز عبور زنده
كنترل مرزهای ملی؛ عنبیه به عنوان یك گذرنامه زنده
 پرداخت هزینه تلفن بدون استفاده از پول نقد، كارت یا شماره های شناسایی شخصی

 دستیابی مطمئن به ماشین خودپرداز در بانك
 سفر هوایی بدون بلیط
 كنترل دستیابی به اموال(خانه، اداره، آزمایشگاه و غیره)
 گواهینامه‌های رانندگی و دیگر مدارك شخصی
 موارد قانونی، شناسنامه، یافتن گمشده یا اشخاص تحت تعقیب
 اطمینان كارت های اعتباری
گشودن قفل اتومبیل و جلوگیری از سرقت
 ضد تروریسم (مانند بازرسی افراد مشكوك در فرودگاه ها)
 معاملات مالی ایمن(تجارت الكترونیكی، بانكداری)
 ایمنی اینترنت؛ كنترل دستیابی به اطلاعات ویژه
كلید بیومتریك به صورت رمز در آمده برای پنهان ساختن وآشكار كردن پیام ها
 هر استفاده موجود از كلیدها، كارت‌ها، شماره‌های شخصی یا كلمات عبور

سامانه تشخیص هویت با استفاده از تصاویر عنبیه
طرز كار سامانه
عنبیه بافتی داخلی و محافظت شده و ایزوله از محیط بیرون است كه به خوبی از بیرون دیده می شود. این ویژگی ها باعث می شوند كه عنبیه به عنوان بافتی مناسب برای تشخیص هویت مورد توجه محققان قرار گیرد. بافت عنبیه از ماه سوم دوران جنینی شروع به ساخته شدن می كند و در ماه هشتم تقریبا به طور كامل ساخته شده است ولی ممكن است كه رنگدانه های موجود در آن تا سال های اولیه زندگی تغییر كرده و كامل‌تر شوند.
از روش های پردازش تصویر گوناگون برای استخراج ویژگی از خصوصیات منحصر به فرد تصاویر عنبیه استفاده می شود و تصویر را به یك كد بیومتریك تبدیل می‌كنند. كد بیومتریك نتیجه اعمال عملگرهای ریاضی به تصویر است. كدهای به دست آمده از تصاویر مختلف پس از استخراج در پایگاه داده سامانه ذخیره می شوند و وقتی شخصی بخواهد در سامانه تشخیص هویت شود ابتدا كدی از تصویر عنبیه او استخراج می شود و سپس این كد با سایر كدهای موجود در پایگاه داده مقایسه می شود‌. در این مرحله سامانه به دنبال كدی است كه كمترین تفاوت را با كد به دست آمده از شخص دارد، اگر فاصله كد یافته شده از حد آستانه ای كمتر بود فرد تشخیص هویت داده می شود و در غیر این صورت تشخیص داده نمی شود.سامانه تشخیص هویت توسط تصاویر عنبیه اخیرا مورد توجه قرار گرفته است و بحث اصلی در این زمینه توسط پروفسور جان داگمن در دانشگاه كمبریج انگلستان انجام شده است این سامانه مطمئن‌ترین سامانه در بین سامانه ها است و در شرایط گوناگون و برای تعداد زیادی از افراد مورد آزمایش قرار گرفته و هیچ گونه خطایی از خود نشان نداده است و موفقیت آن100% بوده است، به همین دلیل در بیشتر محصولات تجاری از این سامانه استفاده می‌شود. سامانه دیگری كه نرخ موفقیت بالایی را نشان داده است، سامانه وایلدز است. این سامانه بر روی520 تصویر هیچ گونه خطایی از خود نشان نداده است. سامانه دیگر سامانه لیم  است كه بر روی 6000 تصویر نرخ موفقیت 4/98% را نشان داده است. با توجه به نتایج گرفته شده در روش های مختلف، می توان نتیجه گرفت كه در مقایسه با سایر روش های بیومتریك مثل اثر انگشت و صورت یا صدا، سامانه های مبتنی بر تصاویر عنبیه از قابلیت اطمینان بالاتری برخوردار هستند. مشكل اصلی در آزمایشات مربوط به این بیومتریك نبود تصاویر زیاد از عنبیه است كه باعث می شود نتایج  فقط روی پایگاه تصاویر كم به دست آیند. در ضمن در اكثر آزمایشات از تصاویر با كیفیت بالا استفاده می شود.
بافت عنبیه برای دوباره سازی به صورت مجازی بسیار سخت و پیچیده است و شخصی كه بخواهد از هویت عنبیه شخص دیگری به طور غیر قانونی استفاده كند چاره‌ای جز اینكه بافت عنبیه آن شخص را به طور زنده در اختیار داشته باشد ندارد. سامانه اسكن عنبیه برای تشخیص زنده بودن بافت عنبیه كه از آن تصویر برداری می كند از تغییرات و نوسان اندازه مردمك در برابر نور استفاده می كند  به منظور تصویر برداری خوب و با كیفیت مناسب از بافت عنبیه، سامانه تصویر برداری باید در راستای شعاع عنبیه حداقل70 پیكسل نمونه برداری كند. امروزه در سامانه ها از100 تا 140  پیكسل نمونه برداری می شود در حال حاضر برای به دست آوردن تصویر مناسب از عنبیه لازم است كه  شخص به مدت چند ثانیه به دوربین خیره بماند كه این امر باعث سخت شدن عمل تصویر برداری برای كاربر می شود. البته تصویر برداری از عنبیه برای مدت طولانی ضرری برای چشم ندارد (‌بر خلاف شبكیه) و فقط باید از نور مناسبی برای تصویربرداری استفاده كرد چون نور نامناسب ممكن است باعث از بین رفتن اطلاعات وجزئیات موجود در تصویر شود و خطای سامانه را افزایش دهد.

 

چهره نگاری و تشخیص هویت

یكی ازروش های مورد بررسی برای تعیین هویت انسان، بازشناخت چهره توسط كامپیوتر است، كه معمولا با عنوان شناسایی چهره یا بازشناخت چهره بیان می شود. در باز شناخت تصویر یك چهره تصویر ورودی با توجه به اطلاعات موجود در بانك اطلاعات، مورد شناسایی قرار می‌گیرد. این بانك شامل مشخصاتی از تصویر چهره افراد شناسایی شده است.

بازشناخت چهره استفاده‌‌های فراوانی در شناسایی بزهكاران، كارت های اعتباری، سیستم های امنیتی و موارد متعدد دیگر داشته و به دلیل كاربردهای فراوان، در سال‌های اخیر، مورد توجه قرار گرفته است. این بازشناخت چهره در تصویر دردو مرحله انجام می شود:
1- موقعیت و حدود چهره یا چهره ها، در تصویری كه دارای اشیاء و زمینه های مختلف است، مشخص می شود.
2- از چهره مشخص شده در تصویر، ویژگی‌های لازم استخراج شده و بازشناخت انجام می‌شود. كه از جمله آن مشخص كردن اجزاء چشم و تعیین حالت و موقعیت آن‌ها است.
كارهای انجام شده برای استخراج خصوصیات از تصویر بر روی دو نوع تصویر (تصاویر تمام رخ و نیم‌رخ) بوده است و به دلیل اینكه تصاویر نیم رخ حاوی اطلاعات كمتری از تصاویر تمام رخ است، بررسی های انجام شده، بیشتر بر تصاویر تمام رخ متمركز شده است. در دهه‌های اخیر روش های متعددی برای باز شناخت چهره پیشنهاد شده است، ولی به دلیل مشكلاتی رسیدن به این هدف به طور كامل میسر نشده است.

تشخیص دو بعدی چهره
در هر چهره مشخصات چانه، دهان، بینی، چشم و پیشانی، منحصر به فرد هستند. اما برای تشخیص هویت از روی چهره برخی عوامل مانند ریش و سبیل، عینك و زاویه تابش نور، كار را دشوار می‌كنند. از همین رو، سیستم باید این اطلاعات قابل تغییر را حذف كرده و روی ویژگی‌های ثابت هر چهره متمركز شود. افزون بر این، باید هنگام پردازش به حالت چهره (شاد، غمگین و ...) نیز توجه داشت برای رسیدن به یك نتیجه قابل اطمینان در تشخیص چهره، دو روش وجود دارد.
1Elastic Graph Matching -
2Eigen- Faces -
در روش نخست، ویژگی‌های كلیدی چهره با كمك گراف به دست می‌آید.برای این‌كار یك شبكه روی چهره قرار می‌گیرد. سپس نقاط تلاقی این شبكه كه روی نقاط كلیدی چهره مانند چشم‌ها، انحنای لب یا نوك بینی قرار گرفته‌اند ثبت می‌شوند. این نقاط یك شبكه الاستیكی با نسبت‌های ثابت می‌سازند. این تناسب‌ها حتی با تغییر حالت چهره یا موقعیت دوربین نیز ثابت می‌مانند. درون عكس‌های گرفته شده از چهره شخص می‌توان این نقاط را پیدا كرد. در پایان، سیستم با مقایسه مشخصات به دست آمده با مشخصاتی كه از پیش ذخیره شده در باره شخص داوری می‌كند.
در روش دوم تلاش می‌شود تا عكس اسكن شده صورت با اطلاعات پایه‌ای از قبل ذخیره شده مطابقت داده شود.برداری كه در پایان به دست می‌آید، ملاك خوبی برای شناسایی چهره است.

تشخیص سه بعدی چهره
برخلاف روش تشخیص دو بعدی، روش سه بعدی به تجهیزات بسیار پیچیده‌تری نیاز دارد.در این روش، انحراف داده‌های ورودی از داده‌های ذخیره شده زیادتر است و روش‌ با دقت بیشتری عمل می‌كند روش تشخیص سه بعدی چهره از یك چشمه نور مادون قرمز و یك اسكنر به عنوان دریافت كننده استفاده می‌كند. فرستنده شبكه‌ای از نورهای مادون قرمز كه برای انسان قابل رویت نیست را روی صورت شخص می‌تاباند. سپس یك اسكنر ویژه پرتوهای بازتاب را دریافت كرده و اطلاعات تصویر را پردازش می‌كند. دریافت بازتاب و تصویربرداری با ‌سرعت 25 فریم در ثانیه ‌انجام می‌گیرد. 
برتری روش سه بعدی در همین سرعت بالای شناسایی و عدم وابستگی به حركت و جا به جایی صورت است.
انتقال و نصب سیستم تصویربرداری هم بسیار ساده است. زاویه دید سیستم چندان مهم نیست. همچنین آینه‌ای شدن یا نورپردازی نامناسب تاثیری در این شیوه ندارد. همچنین عملیات آن برای اشخاص ساده بوده و كاملا پذیرفتنی است. سیستم برای شناسایی دقیق اشخاص، برای هر نفر برداری ‌های سه بعدی می‌سازد.

مشكلات اساسی در بازشناخت
اساسا اختلاف و تنوع زیاد در چهره افراد به گونه‌ای است كه نمی‌توان چهره‌ها را در دسته‌ها وگروههای مشخصی طبقه‌بندی كرد. علاوه بر آن، ممكن است تغییراتی شبیه بلندی یا كوتاهی موی سر و صورت یا نحوه مرتب كردن آن و نیز تغییر سن باعث تغییر چهره  شود. در ضمن ممكن است، تغییر در چهره به دلیل شرایط تصویر برداری باشد. این شرایط می‌تواند شامل تغییرات در شدت نور و نیز چگونگی قرار گرفتن (زاویه و چرخش چهره) یا زاویه تصویر برداری از چهره باشد، كه به هر صورت، باعث مشكلات اساسی در باز شناخت تصویر چهره می شود. به دلایل ذكر شده، استخراج ویژگی‌های ثابتی از یك چهره، كه با ویژگی‌های استخراج شده از تصویر یك شخص با تغییر شرایط تصویر‌برداری تغییر می‌كند، و گاهی نیز بر عكس آن ویژگی استخراج شده از چهره اشخاص متفاوت (به دلیل شباهت و تعدد چهره‌ها)، بسیار شبیه بوده و در باز شناخت تصویر مشكل آفرین می شود.

روش های استخراج خصوصیات از چهره
در سال های اخیر روش های مختلفی برای استخراج ویژگی های مهم و موثر جهت شناسایی چهره، مورد بررسی قرار گرفته است، این روش‌ها به سه دسته كلی تقسیم‌بندی می‌شوند:

1- ویژگی های ظاهری
ویژگی‌های ظاهری شامل مختصات اجزاء چهره، مانند چشم‌ها، بینی، حلقه‌ها، بافت‌ها ونواحی مختلف چهره است كه همان خصوصیات ظاهری چهره هستند. در استخراج این خصوصیات از تصویر محدودیت‌های فراوانی وجود دارد.

2- ویژگی های جبری
هر تصویر می‌تواند به صورت یك ماتریس تلقی شده و سپس عملیات جبری و تبدیلات ریاضی مختلف بر روی آن اعمال شود. ویژگی های جبری، حاصل این فرایند بوده و عموما نشانگر خواص ذاتی یك تصویر است. از عملیات مهم بر روی ماتریس تصویر، تحلیل مولفه‌های اساسی تبدیل (PCA) است. این تبدیل یكی از روش های مهم برای استخراج ویژگی های جبری از تصویر چهره است، كه بر مبنای بردارهای ویژه ماتریس كواریانس بنا نهاده شده است. بردارهای ویژه ماتریس، بیان كننده توزیع جبری ماتریس وثابت‌های هندسی بوده و می‌تواند برای استخراج ویژگی از تصویر به كار برده شود.
از دیگر روش های جبری، روش تجزیه مقادیر منفرد SVD است. می‌توان نشان داد كه تجزیه مقادیر منفرد ماتریس یكی از روش های موثر برای استخراج ویژگی ازماتریس تصویر است. تجزیه مقادیر منفرد در فشرده‌سازی و پردازش سیگنال نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3- ویژگی های آماری نقاط تصویر
با توجه به دو بعدی بودن تصاویر و در نظر گرفتن نقاط تصویر به صورت داده‌های آماری، می‌توان از مشخصات آماری نقاط، برای توصیف تصویر استفاده كرد. در این روش معمولا از خصوصیاتی استفاده می‌شود كه دارای توانائی كافی برای توصیف تصویر بوده و ضمن غنای اطلاعاتی، از پایداری خوبی نیز برخوردار باشد. یكی از روش‌های آماری مهم استفاده از روش خود بستگی موضعی با درجه بالا است. ویژگی‌های استخراج شده از تصویر به صورت بردار در نظر گرفته می‌شود. اگر بردارهای استخراج شده از تصاویر دارای ابعاد زیادی باشند، باید كاهش بعد داده شوند تا جداپذیری و طبقه‌بندی كلاس‌ها بهتر شود. 

روش اخذ تصاویر و تهیه بانك تصویر
تعداد افراد قابل بازشناخت را روش مورد استفاده در استخراج ویژگی از تصویر و دقت لازم برای بازشناخت تعیین می‌كند و هر قدر روش استخراج ویژگی از چهره كاراتر باشد، می‌توان تعداد بیشتری افرادرا مورد شناسایی قرار داد. اما عموما در تمام روش های موجود، باز شناخت برای تعداد محدودی از افراد انجام می‌گیرد.
تصاویر چهره دارای ابعاد 128*128 نقطه بوده و هر نقطه توسط یك بایت بیان می‌شود. به عبارتی تصاویر دارای 256 سطح روشنایی هستند. فاصله دوربین تا چهره تصویربرداری شده تقریبا ثابت در نظر گرفته شده است و اختلاف در فاصله تصویر‌برداری از افراد، حداكثر 40 سانتیمتر است. البته برای تصاویر گرفته شده از یك شخص، این تقریب به 20 سانتیمتر محدود می‌شود.
در مورد شدت نور تصاویر و تغییرات نور در تصویربرداری، چون تصاویر در روزهای مختلفی گرفته شده، نور تمامی تصاویر دقیقا یكسان نیست. اما برای تصاویر گرفته شده از یك نفر، به دلیل اینكه تصاویر در یك محیط ثابت ودر فاصله زمانی كم گرفته شده است، تغییرات نور كم بوده ومی‌توان از آن صرف نظر كرد(در گرفتن تصاویر از نور فلاش استفاده شده است.)
دسته تصاویر مربوط به یك نفر، شامل تصویر چهره در حالت تمام رخ، چرخش چهره به اطراف، چشم‌های بسته، لبخند و حالت های مختلف چهره است. در تهیه بانك تصویر سعی شده از انواع چهره و افراد مختلف استفاده شود.
پس از تهیه بانك تصویر، از تصاویر اشخاص موجود در بانك تصویر، ویژگی ها استخراج شده وكاهش بعد داده می‌شوند. واضح است كه ویژگی های استخراج شده و كاهش بعد یافته، در بانك دیگری، كه بانك ویژگی های استخراج شده نامیده می‌شود، ذخیره می شود.

تغییرات اعمال شده بر روی تصاویر
هدف اصلی شناسایی یك چهره است .بنابراین در مرحله اول این شناسایی ، از مرحله تفكیك كه چهره را از میان اجزاء دیگر موجود در تصویر منفك می كند صرف نظر می‌شود. این موقعیت مشابه با وضعیتی است كه فردی به یك در بسته نزدیك می‌شود و قرار است قبل از رسیدن به در مورد شناسایی قرار گیرد. دوربین از چهره وی تصویر برداری كرده  تا باز شناخت را بوسیله سیستم انجام دهد، سپس دستورات بعدی مثلا  باز شدن در ورودی انجام شود، دراین حالت تصاویر پشت سر فرد می‌تواند سفید در نظر گرفته شود. این محدودیت در تعریف بازشناخت باعث می شود كه در تصویر برداری از چهره محدودیت هایی اعمال شود. از جمله این محدودیت ها ثابت بودن زمینه تمام تصاویر است، لذا پس از تصویر برداری زمینه تصویر سفید و اطلاعات اضافی از قبیل شانه‌ها و گردن تا حد ممكن حذف می شود. واضح است هر قدر اطلاعات اضافی و ناخواسته در تصویر چهره كمتر باشد، ویژگی استخراجی دارای پایداری بیشتری است.

پارامترهای مهم در تعیین نرخ بازشناخت
نرخ باز شناخت در تمامی روش‌های موجود، به چند عامل مهم وابسته است، كه به آن‌ها اشاره می‌شود: 

1- اندازه تصاویر چهره
هر چند تصاویر بزرگتر باشند، حاوی اطلاعات بیشتری از چهره بوده واین فراوانی اطلاعات در بردار استخراجی نیز صدق می‌كند، و لذا  طبقه‌بندی و جداپذیری كلاس‌ها بهتر انجام گرفته و نرخ بازشناخت افزایش می‌یابد. البته اگر تصاویر بزرگ و تعداد آن ها زیاد باشد، حجم و حافظه زیادی برای پردازش و نگهداری تصاویر، لازم خواهد بود.

2- تغییرات تصاویر آموزش هر شخص
اگر تغییرات تصاویر آموزشی در هر كلاس كم باشد، تغییرات بردار استخراجی و تداخل بین كلاس ها كمتر بوده و نرخ شناسایی افزایش می‌یابد. اما باید توجه داشت كه در این صورت، حالت‌های محدودی از چهره (شبیه تصاویر آموزشی) قابل بازشناخت خواهد بود.

3- تعداد اشخاص (كلاس ها) در بانك تصاویر
با افزایش تعداد كلاس ها، تداخل بین كلاس‌ها بیشتر شده و از جداپذیری آن ها كاسته می شود و نرخ شناسایی نسبت به تعداد كمتر كلاس ها، پایین می‌‌آید.

4- به كار بردن سطح آستانه

شناسایی  هویت ازطریق دندان ،لب ، تپش‌های قلب و...

روش های شناسایی هویت بر خلاف آنچه تصور می شود،تنها به اثر انگشت یا شناسایی هویت از روی عنبیه و تصویر نگاری  ختم نمی شود. با پیشرفت تكنولوژی ، تپش قلب ، دندان،  DNA،گوش و حتی لب ها نیز به كمك انسان آمده اند تا بتوانند افراد را از یكدیگر متمایز كنند. در این بخش  به معرفی  این روش های جدید تشخیص هویت  خواهیم پرداخت.

محققان یك روش بیومتریك تازه برای شناسایی افراد پیدا كرده‌اند. این محققان تپش‌های قلب را مبنای كار خود قرار داده‌اند. آن ها دریافته‌اند كه هر قلب الگوی یكتای خود را برای تپش دارد.
آن ها از این كشف برای ساختن یك روش بیومتریك برای شناسایی افراد استفاده كرده‌اند. تقریبا مانند همه روش‌های بیومتریك، سیستم نخست یك الگو از تپش قلب می‌سازد. برای این كار از ویژگی‌های خاص كه با حسگرهای متعارف مانند الكتروكاردیوگرام (ECG) جمع‌آوری می‌شوند، استفاده می‌شود. 
هر قلب الگوی یكتای خود را برای تپش دارد. داده‌های كلیدی كاردیوگرام برای مقایسه بعدی در بانك اطلاعاتی ذخیره می‌شود. برای هر چه بالاتر بردن ضریب اطمینان این روش، عملیات  پیش پردازش ‌و  پیش نمایش ‌اهمیت ویژه‌ای دارند. در این مرحله، تپش‌های قلب به گونه‌ای فیلتر شده و در مورد پردازش قرار می‌گیرد كه بتوان داده‌های حاصل را در یك بانك اطلاعاتی ذخیره كرد. البته این روش هنوز دقت و اطمینان كافی را ندارد و هنوز در آغاز راه خود است. اما همه این پژوهش‌گران مطمئن هستند كه شناسایی از روی تپش‌های قلب كاملا شدنی است.

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

مفاهیم پایه
سـاكـشـن (suction) بـه مـعـنـی مكش یا جذب به وسیله مكیدن است. 

فیزیولوژی
از این وسیله برای خارج كردن مایعات مترشحه در نتیجه شكاف ایجاد شده برای جراحی ها و نیز هر جا كه حجم مایعات خارج شده از بدن بیمار بالا باشد استفاده می شود . به همین دلیل این وسیله از كثیف ترین تجهیزات مورد استفاده در مراكز درمانی است.

اجزاء تشكیل دهنده دستگاه
1- موتور الكتریكی
2 -مولد فشار منفی
3 -مخزن جمع آوری مایعات
4- فیلترهای تصفیه
5 -مانومتر
6 -اتصالات انتقال دهنده مایعات و فشار منفی 

طرز كار دستگاه ساكشن
جهت ایجاد فشار منفی مورد نیاز ، ساكشن ها از سـیـسـتـم هـای مـخـتـلـفـی بـهـره مـی بـرنـد. بـرخـی از ساكشن‌ها از پمپ های روغنی استفاده می كنند . برخی دیگر هم از سیلندرهایی استفاده می كنند كه نیـاز بـه روغـن ندارند. برخی دیگر هم از اختلاف فشار ایجاد شده توسط اكسیژن متراكم در مخازن اكسیـژن جهـت ایجـاد فشار منفی و مكش مناسب استفـاده می كنند. نوع اخیر عموما  به همراه ست اكسیژن موجود در آمبولانس ها و دیگر ست  های كمـك هـای اولیـه عرضه شده و جهت استفاده در مواقع بحرانی به كار می رود. 

استفاده از دستگاه ساكشن
1-قبل از اینكه مخزن ساكشن پر شود و مایعات به داخـل مـوتور آن نفوذ كند ، حتما مخزن آن تخلیه شود.
2 - فیلترهای ساكشن  حداقل هر  6ماه یك بار تمیز  یا در صورت امكان تعویض شود.
3 - ساكشن های روغنی ، هر ماه یك بار سطح روغن داخل موتور بررسی شده و در صورت كم شدن ، با استفاده از روغن مناسب جایگزین شود. بـرای ایـن كـار مـی تـوان از روغـن هـای اتـومـاتـیـك مخصوص ماشین استفاده كرد.

عیوب و رفع عیب
1- دستگاه روشن نمی شود :
-  از سالم بودن پریز و برق دار بودن آن اطمینان حاصل شود.
; كلید دستگاه  بررسی شود  .
> دستگاه های الكتریكی عموما برای جلوگیری از صــدمــات احـتـمـالـی در ورودی خـود یـك فیـوز دارند‌.  از سالم بودن این فیوز اطمینان حاصل شود .
2- دستگاه مكش مناسبی ندارد: 
= درب مخازن جمع آوری مایعات را بررسی كنید . این درپوش ها گاهی در جای خود محكم نمی شوند و لذا با ایجاد نشتی مانع از ایجاد فشار منفی مناسب در مخزن و مكش مناسب می شود . همچنین ممكن است محل اتصال لوله های رابط به درپوش ساكشن شكسته باشد.
< سطح روغن ( در ساكشن های روغنی ) بررسی شود و در صورت پایین آمدن ، جایگزین شود.
? اتصالات ساكشن كنترل شود و از سالم بودن آن ها اطمینان حاصل شود.
3- صدای ساكشن زیاد و غیر عادی است در این صورت حتما موتور ساكشن سرویس شود.

نحوه استفاده از ساكشن
درصـورت نیـاز به ساكشن برای بیماران وجود ساكشن جداگانه برای هر بیمار الزامی است.
در هر بار استفاده از دستگاه ساكشن برای بیمار، بایستی كاتر جدیدی مورد استفاده قرار گیرد.
ولی درصورتی كه احتمال آلودگی محیط توسط ترشحات آسپیره شده وجود داشته باشد، می توان به مقدار كافی آب ژاول برای رسیدن به درصد مطلوب آن ( 1)% جهت ضد عفونی ، به داخل باتل آسپیره كرد و حداقل به مدت ده دقیقه قبل از تخلیه و شستشو به همین حال باقی گذاشت.

منابع
[http:www.iran-eng.com [1
[www.tebvatadbir.blogsky.com [2

 

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی
مفاهیم پایه

بیوسنسور از دو كلمه بیو (bio)‌ به معنی زیست و سنسور (sensor)‌ به معنی حسگر تشكیل شده است. 

 

‌فیزیولوژی

بیوسنسور ها در تشخیص های پزشكی و علوم آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند. در حال حاضر بیوسنسورهای گلوكز از موفق ترین بیوسنسورهای موجود در بازار هستند كه به اندازه‌گیری غلظت گلوكز خون می پردازند. در پانكراس بیماران دیابتی به میزان كافی انسولین تولید نمی‌شود. در این گونه موارد برای تنظیم مصرف انسولین، سنجش مداوم میزان گلوكز خون ضروری است. این ابزار به بیماران مبتلا به دیابت كمك می كند تا در طول روز به سنجش سطح گلوكز خون خود پرداخته و در زمان های مورد نیاز انسولین تزریق كنند.‌

 

چگونه كار می كند؟

در یك بیوسنسور، عنصر حسگر كه به ماده ای بیولوژیكــ پاسخ می دهد ، دارای طبیعت بیولوژیك است. این عنصر باید به نوعی مبدل متصل شود تا یك پاسخ قابل مشاهده با چشم را تولید كند. بیوسنسور به طور كلی به احساس و اندازه گیری مواد شیمیایی خاصی كه ممكن است فیزیولوژیك نیز باشد، مربوط می شوند. معمولا این مواد را ) substra زیر لایه) می نامند، در حالی كه واژه ی كلی‌تر آن آنالیت است. یك بیوسنسور را می توان به عنوان ابزاری كه از تلفیق یك حسگر بیولوژیك متصل به یك  مبدل  حاصل می شود، تعریف كرد. مبدل عمل شناسایی را انجام می دهد،‌آنچه توسط مبدل شناسایی می شود توسط قسمت ردیابی بیولوژیك (بیو رسپتور) جذب می شود و سپس با عبور مجدد از مبدل سیگنال تولید می شود.

عملكرد بیوسنسورها كاملا انتخابی است،‌(به یك مولكول یا آنالیت خاص پاسخ می دهند و از واكنش با سایر مواد جلوگیری می شود.(

 

قسمت های مختلف بیوسنسور

1- قسمت ردیابی بیولوژیك (بیو رسپتور: ) این قسمت یكی از مهمترین قسمت های  یك بیوسنسور است.

2- مبدل (ترانسدیوسر: ) جهت شناسایی از آن استفاده می شود. مبدل،تغییر قابل مشاهده (فیزیكی یا شیمیایی) را به یك پیغام قابل اندازه گیری، كه بزرگی آن متناسب با غلظت ماده یا گروهی از مواد مورد سنجش است، تبدیل می كند.  ‌

3- سیستم خروجی: به منظور تولید سیگنال از آن استفاده می شود.

شكل1 بلوك دیاگرام یك بیوسنسور را نشان می‌دهد. كاتالیزورهای حیاتی (a)‌، زیر لایه را به فراورده تبدیل می كنند. این واكنش توسط مبدل (b)‌ تعیین می شود كه آن را به یك سیگنال الكتریكی تبدیل می كند. خروجی مبدل به وسیله تقویت كننده (c)‌ تقویت می شود و سپس پردازش شده (d)‌ و در نهایت در خروجی (e) نمایش داده می شود.  ‌

 

طبقه بندی بیوسنسورها

 ‌از نظر ماهیت عملكرد و ساختار بیوشیمیایی و بیولوژیك می توان بیوسنسورها  را به سه دسته كلی تقسیم نمود.

1- بیوكاتالیتیك (مانند آنزیم ها(

2- ایمونولوژیك (مانند آنتی بادی ها(

3- اسید نوكلئیك (مانند (DNA‌

از نظر نوع تبدیلی كه انجام می‌دهندنیز به چهار دسته تقسیم می شوند.

 

1- مبدل های الكترو شیمیایی

مبدل های الكتروشیمیایی به سه دسته پتانسیومتری  تقسیم می شوند(این روش مبتنی بر اندازه گیری پتانسیل یك پیل در جریان صفر است.این پتانسیل با لگاریتم غلظت ماده مورد سنجش متناسب است، (ولتامتری) یك پتانسیل به پیل اعمال می شود تا اكسایش (یا كاهش) ماده مورد سنجش اتفاق افتد و یك افزایش یا كاهش در جریان پیل ایجاد شود.این روش به آمپرمتری معروف است و رسانایی سنجی  محلول های حاوی یون هادی الكترون هستند.بزرگی این رسانایی در اثر واكنش شیمیایی تغییر می یابد.رابطه بین رسانایی و غلظت به طبیعت واكنش وابسته است.

 

2- نوری

روش های مورد استفاده در بیوسنسورهای نوری شامل طیف سنجی جذب، طیف سنجی فلورسانس، طیف سنجی انعكاس داخلی،  پراش نور است.

 

3- پیزوالكتریك

این ابزارها مبتنی بر تولید جریان در اثر ارتعاش در یك بلورند. فركانس ارتعاش توسط جرم جذب شده بر روی سطح تحت تاثیر قرار می گیرد.

 

4-  گرمایی یا گرماسنجی

تمام فرایندهای شیمیایی با تولید یا جذب انرژی همراه هستند. این حرارت را می توان با یك ترمیستور حساس اندازه گیری كرد و آن را به میزان واكنش نسبت داد

 

منابع

En.wikipedia.org‌

www.irbme.ir‌

 www.dezmed.ir‌

www.lsbu.ac.ir/biosensor‌

محسن زمیاد - احسان آرا - علیرضا حق نگهدار

نفیسه معصومی- مونا اكراد جلیلوند، سمینار بیوسنسور

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

نور شكلی از انرژی است كه خاصیت موج مانند دارد. تفاوت میان انواع رنگ های نور از طریق طول موج‌هایشان مشخص می شود. از زمان‌های باستان نور به عنوان شیوه ای درمانی مورد استفاده قرار گرفته است .به عنوان مثال از نور قرمز برای درمان بیماری سرخك استفاده می شد.رنگ درمانی از همان ابتدا مورد توجه بسیاری از كشور ها ازجمله ایران بوده است و هم اكنون دانشمندان به درك بهتری از اجزا و طبیعت نور برای استفاده در درمان بیماری ها رسیده اند. این مسئله منجر به پیشرفت دستگاه نوری برای تولید انواع مختلف از پرتوهای مفید در پزشكی مثل دستگاه  (BIOPTRON (BLT شده است. 

چاكرا چیست؟
در بدن مراكزی وجود دارد كه به آن ها مراكز انـرژی یـا چـاكرا گفته می‌شود. چاكرا كلمه‌ای سـانـسكریت به معنای چرخ است. چاكراها یا مـــراكـــز انـــرژی در حـــال چـــرخـــش هـسـتـنــد و بخش‌های بسیار مهمی از كالبد انرژی محسوب مـی‌شـوند. همانند كالبد فیزیكی كه از اعضای حیاتی و كم اهمیت تر تشكیل شده‌است، كالبد انـرژی نـیـز دارای چـاكـراهای اصلی و فرعی و چـاكـراهـای بـسـیـار كـوچـك اسـت. چـاكراهای اصلی، مراكز انرژی در حال چرخش هستند كه به طور معمول 3 تا 4 اینچ قطر دارند و اعضای اصلی و حیاتی كالبد فیزیكی را كنترل می‌كنند و بــه آن هـا انـرژی مـی‌دهـنـد. چـاكـراهـای اصـلـی درسـت مـاننـد نیـروگـاه‌هـایـی هستنـد كه انرژی حیـاتـی را بـرای اعضـای حیـاتـی و اصلی تامین می‌كنند. اگر این نیروگاه ها به خوبی كار نكنند اعضـای حیاتی ضعیف یا بیمار می‌شوند، زیرا بــرای درســت كـاركـردن، انـرژی حیـاتـی كـافـی نـدارنـد. قـطـر چـاكـراهای فرعی یك تا دو اینچ است و چاكراهای بسیار كوچك بخش‌های كم اهـمـیـت تـر كالبد جسمانی را كنترل كرده و به آن‌ها انرژی می‌دهند. چاكراها در داخل كالبد فیزیكی نفوذ می‌كنند و در ورای آن نیز امتداد می‌یابند.چاكراها از دو طریق "غدد درون ریز و سیستم عصبی" بر جسم اثر متقابل دارند. در مجموع بدن انسان هفت چاكرا دارد و هر یك از این هفت چاكرا با یكی از هفت غده بدن و همچنین با گروهی از اعصاب كه شبكه نامیده می‌شوند مرتبط است. هر یك از این چاكراها به یكی از قسمت های بدن و وظایف مخصوص درون بدن پیوسته هستند كه به وسیله شبكه عصبی یا غددی كه به آن چاكرا مربوط هستند كنترل می‌شوند.
همه احساسات ، ادراك ، آگاهی ها و هر چیزی را كه ممكن است برای شما اتفاق بیفتد  می‌توان به هفت دسته تقسیم كرد و هر كدام از این دسته ها به یكی از چاكراها پیوسته است . پس چاكراها نه تنها نماینده اعضای بدن شما هستند بلكه نماینده قسمت های مخصوصی از حواس و ادراك شما نیزمحسوب می‌شوند. وقتی شما احساس تنش می‌كنید ، این تنش را در چاكرای مرتبط با آن قسمت نیز احساس می كنید و این چاكرا و عضو مرتبط با آن دچار استرس می‌شوند. تنش در چاكرا به وسیله شبكه عصبی كه به این چاكرا پیوسته‌است مشخص می‌شود و به اندامی كه توسط این شبكه كنترل می شوند انتقال می‌یابد.هنگامی كه این تنش ها برای مدت زمان طولانی یا با شدت زیادی در شخص بماند علائم بیماری نمایان می‌شود. بیماری‌ها در اثر بسته شدن این مراكز انرژی پدید میآیند.

وظایف چاكراها
چاكراها چند وظیفه مهم برعهده دارند:
1 )جذب، گوارش و توزیع پرانا ( انرژی حیاتی )در بخش‌های مختلف بدن بر عهده آن ها است.
2)كنترل، تقویت و مسئولیت درست كاركردن كالبد جسمانی و اعضای مختلف آن را برعهده دارند. غدد درون ریز به وسیله بعضی از چاكراهای اصلی تنظیم می‌شوند و انـرژی مـی‌گیرند. با كنترل و دستكاری چاكراهای اصلی می‌توان غدد درون ریز را تحریك یا مهار كرد. تعداد زیادی از ناخوشی‌ها، تا حدودی ناشی از خوب كار نكردن چاكراها هستند.
3 )بعضـی از چـاكـراهـا مـراكز استعدادهای روانی هستند. فعال سازی چاكراهای خـاص ممكن است باعث توسعه یافتن استعدادهای روانی خاص شود. برای مثال چاكراهای كف دست برای فعال كردن، آسان ترین و امن ترین چاكراها هستند. با فعال كردن چاكراهایی كه در مركز كف دست ها قرار دارند فرد می‌تواند توانایی خود را در احساس كردن انرژی‌های لطیف، هاله درونی، هاله تندرستی و هاله بیرونی توسعه دهد. این كار با تمركز كردن به سادگی انجام می‌شود.

فعال سازی چاكراها 
تمرینات و تكنیك هائی كه می‌تواند این مراكز را فعال سازند متعدد و ویژه هستند و نیاز به كسب مهارت طی چند ماه تا چند سال است. توانائی و قدرت‌های حاصل از فعال شدن انرژی چاكراها ، كرامت یا سیدهی (sidhi) نامیده می‌شود و به معنای قدرت‌های روحی است . پس شناخت چاكراها به شما كمك می‌كند تا خود و اطرافتان را بهتر بشناسید.
با پیشرفت علوم مهندسی در زمینه پزشكی به خصوص در زمینه  opticمنجر به این شد كه برای فعال سازی این چاكرا ها در بدن از علوم مهندسی استفاده شود ودر نهایت به پیدایش دستگاه به نام BIOPTRON شد.

دستگاه نور درمانی BIOPTRON‌چیست ؟
ایـن دستگاه شامل طیف موج هایی از طول موج مرئی و مادون قرمز است. نور تولیدی در آن بـه صـورت نـور پلـی كـرومـاتیـك اینكـوهیـرنـت پلاریزه شده  با انرژی پائین است كه جز ویژگی منحصر به فرد این دستگاه است. دستگاه  شامل 7 فیلتر رنگی است كه مبین 7 چاكرا بیان شده اسـت.از دیـگـر ویـژگـی هـای ایـن دسـتـگـاه غـیـر تهاجمی بودن آن است كه با تابانیدن نور بر روی پوست و در نظر گرفتن المان های لازم برای كار بـا دستگـاه از جملـه ایـن كـه پوست كاملا تمیز بــاشـد‌، زاویـه تـابـش 90 بـاشـد وایـن كـه فـاصلـه دستگاه تا سطح تابش cm10  ‌باشد منجر به تسریع و بهبود روند بیماری می شود.

دستگاه  نور درمانی BIOPTRON چه تاثیری بر بدن دارد ؟
این دستگاه نوری ساطع می كند.شامل یك سری طول موج كه به نور مرئی به علاوه اشعه مـادون قـرمـز مـربـوط است. هردوی این نورها سـبـب واكنش های بیوژیك می شوند. در این دســتــگــــاه از اشــعـــه مــخـــرب مـــاورای بــنــفـــش )uv(اسـتـفــاده نـمــی شــود و  تــوسـط فیلتـر هـای مربوطه این طول موج حذف می شود.هنگامی كه دستگاه روی ناحیه تحت درمان پوست قرار می گیرد انرژی حاصل از نور ساطع شده وارد بافت های زیرین پوست می شود و پاسخ های بیوژیك را به نام  photostimulationایجاد می كند كـه سـبـب واكـنـش هـای شـیـمـیـایی در بافت ها می‌شود و در نهایت سبب كاهش درد و تسریع روند بهبود تعدادی از بیماری ها می شوند. 

انواع دستگاه نور درمانی BIOPTRON
بـــــــه طـــــــور عــــمــــــده ســــــه نــــــوع دســـتـــگــــــاه  BIOPTRON موجود است كه كاربردهای آن ها یكسان است و تنها تفاوت این سه نوع در اندازه آن ها است كه شامل:
1) 1 BIOPTRON
 2)2 BIOPTRON
  3)3 BIOPTRON COMPACT

حوزه های كاربرد دستگاه نور درمانی  BIOPTRON
1-جراحی 
2-توانبخشی
3-روماتولوژی
4-مراقبت در خانه
5-طب ورزشی
6-ضربه های جسمی
7-پزشكی سالمندان
8-درماتولوژی
9-پرستاری در منزل
10-فیزیوتراپی
برخی  از درمان بیماری هایی كه توسط دستگاه  BIOPTRONاثبات شده است عبارتند از:
آكنه،عفونت های پوستی تبخال،كمردرد، آرتروز استخوانی،رماتیسم، تسكین درد، Atopic Dermatitis، اگــــزمــــای كــــودكــــان، درمـــان بـیـمـــاری هـــا در نـــوزادان (الـتـهـــاب رگ‌هـا،دردهـای فـشـاری،صـدمـات نـاشـی از ضـربـه،كـهـیر پوستی(در ناحیه پوشك)،پسو ریاسیس.

 

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی

اسپكتروفتومتر دستگاهی است كه اشعه های منوكروماتیك را با كارائی بیشتری نسبت به فیلترهای رنگی مورد استفاده در فتومترها جدا می كند. در این دستگاه ها نور منبع موازی شده و از یك منشور عبور داده می شود تا نورهای با طول موج های مختلف در جهات مختلف پراكنده شوند.

 به دلیل پهنای باند طیفی كوچك، مقدار نوری كه به دتكتور می رسد، معمولا نسبت به كلریمتر بسیار كمتر است (شكل1 .) لذا نیاز به یك دتكتور بسیار حساس‌تر است. معمولا از ضرب كننده نوری یا سلول نوری خلا استفاده می شود. سیگنال الكتریكی تولید شده توسط دتكتور فتوالكتریك را می توان با استفاده از microammeter حساس اندازه گیری كرد.
ساخت دستگاه اندازه گیری در بازه مورد نیاز و با صحت مطلوب مشكل و هزینه بر است. برای حل این مشكل یكی از دو روش زیر استفاده می شود: 
1-سیگنال دتكتور را می توان با استفاده از یك پل پتانسیومتری دقیق و صحیح اندازه‌گیری كرد. یك سیگنال معكوس توسط پتانسیومتر كنترل می شود تا زمانی كه یك گالوانومتر حساس نشان دهد كه سیگنال دتكتور متعادل شده است و هیچ جریانی از گالوانومتر عبور نمی كند. از این روش در گالوانومتر تك پرتویBeckman Model DU استفاده می شود. 
2-جریان دتكتور به صورت الكترونیكی تقویت شده و مستقیما روی یك نمایشگر نشان داده می شود. مزیت این دستگاه ها، سرعت اندازه گیری آن ها است. دستگاه به نحوی تنظیم می شود كه وقتی نمونه مرجع در مسیر نور قرار می گیرد، مقدار خوانده شده انتقال %100 باشد. 
دستگاه های مدرن صنعتی معمولا دو پرتوی هستند و نمایشگر یا ثبات دیجیتالی دارند كه می تواند جذب، غلظت، درصد انتقال و جذب تفاضلی را نمایش دهد. می توان در این دستگاه ها تكنیك های خاصی مانند نمونه گیری اتوماتیك یا چندتائی را درنظر گرفت. اندازه گیری با استفاده از نورهای با طول موج 340 تا 700 نانومتر و از 190 تا 700 نانومتر با یك منبع deuterium انجام می شود. در دستگاه های با Slit متغیر، اندازه   slit می‌تواند بین 05/0 تا 2 میلی متر تغییر كند. صحت طول موج، nm 5/0 است.
وقتی كه هدف اسكن كردن یك بازه كوچك از طول موج است، استفاده از یك slit با عرض ثابت كافی است كه معمولا mm‌8/0 در نظر گرفته می شود. 
در اسپكتروفتومترها معمولاً از یك لامپ تنگستن 6 ولتی استفاده می شود كه تابش آن در ناحیه نور مرئی و توان آن حدود 32 كندل است. این لامپ ها باید با پتانسیل حدود 4/5 ولت تغذیه شوند. اگر ولتاژ كاری از این مقدار بیشتر باشد، طول عمر لامپ به مقدار قابل توجهی كاهش پیدا می كند. با گذشت زمان، بخار تنگستن روی سطح داخلی لامپ قرار می گیرد و تابش انرژی را كاهش می دهد. نواحی تیره ای كه روی لامپ ایجاد می شود، ناشی از این موضوع است. در این حالت نیاز به تعویض لامپ است. 
عمر مفید لامپ های deuterium در شرایط كاری نرمال، بیش از 500 ساعت است. پایان عمر مفید این لامپ‌ها، با نقص در شروع به كار آن ها یا كاهش سریع انرژی خروجی مشخص می‌شود.
كالیبراسیون طول موج یك اسپكتروفتومتر را می توان با استفاده از یك فیلتر اكسید holmium به عنوان استاندارد طول موج انجام داد. شیشه اكسید holmium چند باند جذب تیز دارد كه در طول موج هائی كه به صورت دقیق شناخته شده‌اند و در نواحی مرئی و UV از طیف قرار دارند، رخ می دهند. 

اسپكتروفتومترهایی بر اساس میكروپرسسور
كامپیوترها نقش مهمی در اسپكتروفتومتری، به ویژه برای پردازش آنلاین و آفلاین داده ها دارند. با پیشرفت میكروپرسسورها از آن ها به وفور در پردازش داده ها در دستگاه های تحلیلی، كنترل عملكرد دستگاه و پردازش سیگنال دیجیتال (كه قبلا توسط مدارات آنالوگ انجام می شد) استفاده می شود. یك میكروپروسسور در اسپكتروفتومتر می تواند برای كاربردهای زیر استفاده شود:
1-اعمال كنترلی: اسكن كردن طول موج، انتخاب منبع نور به صورت اتوماتیك، كنترل عرض slit، حساسیت دتكتور و ...
2-اعمال پردازش سیگنال: تصحیح خط مبنا، هموار كردن سیگنال، محاسبه جذب و غلظت‌، ...
3-اعمال ارتباطی: ورودی از صفحه كلید، اعمالی كه از طریق منوی دستگاه انجام می شوند، نمایش داده ها، نمایش هشدارها، ارتباط با سیستم های خارجی و ...
شكل 2 بلوك دیاگرام یك اسپكتروفتومتر كنترل شونده با میكروپروسسور را نشان می دهد. البته در این شكل فقط  سیستم های راه انداز و الكترونیكی بعد از دتكتور نشان داده شده اند كه همگی با یك میكروپروسسور كنترل می شوند. وقتی اپراتور  پارامترهائی مانند طول موج، مود خروجی و فاكتورهای مناسب را انتخاب می كند، سیستم به صورت اتوماتیك از انتخاب بهینه تمام متغیرهای سیستم اطمینان حاصل می‌كند. انتخاب منبع و دتكتور به صورت اتوماتیك انجام می شود. خروجی به شكل مطلوب (عبور، جذب، غلظت، ...) به همراه شناسایی نمونه فراهم می شود. در صورت نیاز می توان امكان كالیبراسیون طول موج و نیز تست خودكار را برای دستگاه در نظر گرفت.
برای اسكن كردن طول موج از یك موتور پله‌ای استفاده می شود كه امكان اسكن صحیح و سریع را دارد. انتخاب اتوماتیك نمونه توسط یك سیستم موتوری تحت كنترل میكروپروسسور انجام می شود.
سیگنال تولیدی توسط فتودتكتور توسط یك پیش تقویت كننده، تقویت می شود و با استفاده از یك مبدل  A-D دیجیتال می شود. سیگنال ها به صورت سیگنال نمونه S، سیگنال مرجع R و سیگنال صفر Z جدا شده و در حافظه ذخیره می‌‌شوند. میكروپرسسور با استفاده از این مقادیر عبور T=)S-Z/R-Z( و جذب )-log T( را محاسبه می كند. برای به دست آوردن مقادیر R و S در یك محدوده خاص میكروپرسسور سیگنال‌های كنترلی را برای تنظیم عرض slit و ولتاژ بالا برای ضرب كننده نوری فراهم می كند.
می توان خروجی دیجیتال میكروپروسسور را با استفاده از یك مبدل D-A به سیگنال آنالوگ تبدیل كرد و آن را روی یك ثبات X-Y كه محور عمودی آن همین سیگنال و محور افقی آن طول موج است، نمایش داد. 
امروزه اسپكتروفتومترهای بر اساس كامپیوتر نیز وجود دارند كه در آن ها راه اندازی فیلتر، slit، طول موج، آینه، انتخاب منبع، تغییر دتكتور  همگی توسط موتور پله ای انجام می‌شوند

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : مازیار سلیمی
آندوسکوپ هایی طراحی شده برای عبور دادن مستقیم ازمقعد به مسیر انتهایی گوارشی برای معاینه چشمی, نمونه برداری و درمان آسیب های و بخش انتهایی روده بزرگ. سیگموئیدوسکوپ معمولاً شامل پوشش خارجی انعطاف پذیر, سیستم نوردهی و کانال کاری برای کتترها و ابزار عملیاتی می باشد.

دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -



تعداد کل صفحات : 6 1 2 3 4 5 6

نظرسنجی

لطفا نمره دهید
5
10
15
20