مهندسی پزشکی زیستی
سال:1387 | دوره:2 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

جریان بازگشتی (رفلاکس) مثانه به میزنای یکی از عوامل شایع پدید آورنده بیماری های پیلونفریت و سیستیت است. اتساع میزنای، لگنچه کلیوی و کالیس ها به طور معمول در اثر رفلاکس مشاهده می شود. در این مقاله به منظور بررسی پدیده مذکور، یک مدل متقارن محوری معرفی شده است. برای مدلسازی انقباض میزنای از یک جسم صلب که با جدار خارجی میزنای برخورد دارد، استفاده شده است. معادلات اجزای محدود برای سیال و جامد با استفاده از روش تکراری نیوتن-رافسون حل شد. تاثیر کشسانی دیواره میزنای، اثر اختلاف فشار ورودی و خروجی و همچنین سرعت متوسط حرکت موج دودی شکل در طول میزنای بر دبی جریان خروجی تحلیل و اثر تعداد موج انقباض بر روابط فشار و جریان در میزنای بررسی شد. افزایش تعداد موج انقباض باعث کاهش دبی عبوری از میزنای می شود. بر اساس نتایج به دست آمده از بررسی تغییرات سرعت حرکت موج انقباض در طول مجرا، که اگر سرعت متوسط موج انقباض از مقدار حدی کمتر باشد، وجود آن تاثیر جدی بر دبی خروجی میزنای نخواهد داشت. در نهایت نشان داده شد که وجود اختلال در دریچه های مجاری ادراری، حتی با فرض شروع کم سرعت موج انقباض، بخشی از جریان بازگشتی را از خود عبور خواهند داد.

در این مطالعه متغیرهای سینتیکی حاصل از نیروهای عکس العمل زمین برای محدود کردن تشخیص های افتراقی در بیماران نوروپاتی و اندازه گیری شدت ناتوانایی در طی گام برداشتن ارزیابی شده است. 25 بیمار نوروپاتی با راه رفتن اسبی و 20 فرد سالم در این مطالعه شرکت کردند که از نظر متغیرهای قد، وزن، سن بین دو گروه تفاوت معناداری وجود نداشت ( .(P<0.05هر شرکت کننده به طور میانگین 2±10 بار برای محاسبه متغیرهای سینتیکی نیروهای عکس العمل زمین مورد آزمایش قرارگرفت. سپس پارامترهای زمانی و نیرویی مولفه های نیروی عمودی عکس العمل زمین که بیانگر فازهای مختلف راه رفتن هستند، متغیرهای زمانی و نیروی قدامی– خلفی نیروی عکس العمل زمین، بیشترین نیروی رانش پا به جلو، بیشترین نیروی توقف در خلال مرحله بارگذاری و حداکثر نیروی خلفی شتاب گیرنده در انتهای فاز ترمینال استنس، ضربه حاصل از برخورد پای بیمار با زمین، نرخ بارگذاری و باربرداری نیروهای عمودی طی فاز تماس پا با زمین و جابجایی مرکز فشار در کف پا وضریب اصطکاک بین پا و زمین محاسبه شدند. نتیجه این تحقیق نشان داد که همبستگی میان اولین و دومین قله مولفه های قدامی-خلفی نیروهای عکس العمل زمین، الگوی جابجایی مرکز فشار در کف پا و متغیرهای زمانی نیروی عکس العمل می توانند شاخص های خوبی برای تشخیص افتراقی و اندازه گیری شدت ناتوانایی ها باشند. این مطالعه می تواند سبب گسترش کاربردهای بالینی صفحات سنجش نیروی عکس العمل زمین و معرفی معیارهای مناسبی برای محدود کردن تشخیص های افتراقی و اندازه گیری شدت ناتوانایی ها در نوروپاتی ها گردد. گسترش مطالعات با نمونه های بیشتری از افراد بیمار و سالم برای تایید یافته های این پژوهش ضروری به نظر می رسد.

در راستای مطالعات مکانیک بیولوژیکی به عنوان یکی از زیر ساختارهای مهم علوم مهندسی بافت، در این مقاله به مدلسازی ترکیبی المان محدود دیسک های بین مهره ای به عنوان یک بافت نرم متخلخل اشباع شده پرداخته شده است. بنابراین در ابتدا با توجه به قوانین حاکم بر مکانیک محیط های پیوسته، روابط حاکم بر مدل سه فازی دیسک های بین مهره ای استخراج شده است. سپس با استفاده از روش باقیمانده وزنی گلرکین، فرمول بندی المان محدود استخراج و با بهره گیری از روش های نیومارک و بازگشتی اویلر، روابط غیرخطی حل گردیده است. در نهایت به منظور صحه گذاری مدل ریاضیاتی، نتایج مدل یک بعدی با نتایج تحلیلی دکتر سیمون و دکتر سان و همچنین اطلاعات آزمایشگاهی دکتر رست مقایسه شده است. نتایج مبین قابلیت مدل ریاضیاتی برای استفاده در مطالعات بیومکانیکی در قبال بارگذاری های مختلف مکانیکی و الکتروشیمیایی است و بنابراین می توان بر پایه این مدل به بررسی بیومکانیک مهندسی بافت دیسک های بین مهره ای در طرح ریزی فرایند کشت سلولی پرداخت. در نهایت با استفاده از مدل دوبعدی همگن صفحه ساجیتال با خواص مکانیکی دیسک بین مهره ای، به بخشی از کاربردهای متعددی که مدل می تواند در فرایند مطالعات بیومکانیک مهندسی بافت ایفا کند، اشاره ای اجمالی شده است.

گرفتگی های شریانی و بیماری های قلبی- عروقی ناشی از آن مانند تصلب شرائین، از دلایل عمده مرگ و میر در دنیاست. در این مقاله، با استفاده از یک مدل غیرخطی سه بعدی از شریان کاروتید دارای گرفتگی نامتقارن و با در نظر گرفتن تعامل میان جامد و سیال (FSI)، جریان خون در این شرایط مدلسازی شد. برای انجام دادن شبیه سازی از نرم افزار انسیس بهره گرفته شد. با توجه به بررسی های انجام گرفته این نرم افزار از توانایی مناسبی در تحلیل مسائل FSI برخوردار نیست. بنابراین با استفاده از کدنویسی در محیط ماکروی نرم افزار، دسترسی به الگوریتم حل مساله FSI از طریق روش کوپلینگ ضعیف میسر شد. تغییرات قابل توجه فشارخون بصورت موضعی و افت شدید فشار و در نتیجه ایجاد تنش فشاری در پایین دست گرفتگی، پروفیل متغیر تنش برشی در منطقه گرفتگی و تغییرات قابل توجه آن پس از گرفتگی، تغییرات قابل توجه پروفیل سرعت و ازدیاد قابل توجه جریان های برگشتی در اثر افزایش میزان خروج از مرکز پلاک، از جمله نتایج به دست آمده در پژوهش حاضر است. نتایج به دست آمده در ارزیابی وخامت بیماری، امکان پیشروی بیماری و پیش بینی محل های مستعد برای شکست پلاک آتروسکلروتیک استفاده می گردد.

به تازگی توجه چشمگیری به اندازه گیری خواص مکانیکی بافت های زنده و به طور خاص سلول واحد شده است. سفتی، پارامتر مهمی در تعیین خصوصیات فیزیکی بافت های زنده است. در حقیقت تغییرات سفتی تخمک به عنوان یک سلول واحد، بحث بی نظیری را در شناخت فرایند لقاح ارائه می کند. گزارش های ارائه شده نشان می دهند که لایه زونا پلوسیدا، لایه محیطی تخمک، پس از عمل لقاح دچار تغییرات می شود. در این مطالعه خصوصیات بیوفیزیکی لایه زونای تخمک موش قبل و بعد از لقاح به عنوان تغییرات رفتار مکانیکی سلول مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از طریق روش مکش با میکروپیپت، سلول مورد آزمایش زیر میکروسکوپ معکوس به داخل میکروپیپت کشیده و تغییر شکل حاصل اندازه گیری شده است. با استفاده از قوانین حاکم بر مکانیک سلولی رابطه ای برای محاسبه ضریب کشسانی لایه زونای تخمک استخراج و تغییر در کشسانی زونا در مرحله متافاز و پیش هسته به صورت کمی محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان داد فرایند لقاح و تغییر در خصوصیات بیوفیزیکی به طور مستقیم بر رفتار مکانیکی سلول موثر است. بنابراین با تعیین مشخصات مکانیکی سلول می توان شرایط فیزیولوژیکی آن را مورد مطالعه قرار داد. در خصوص سلول جنسی موش، نتایج به طور واضح سفت شدن لایه زونای تخمک را بعد از لقاح نشان می دهد. روش و مدل ارائه شده در این مطالعه می تواند برای بررسی خصوصیات مکانیکی دیگر بیوغشاها و انواع دیگر سلول ها مورد استفاده قرار گیرد.

تنظیم آهنگ تنفس یکی از متغیرهای مهمی است که افراد در هنگام فعالیت های مختلف به ویژه فعالیت های ورزشی با آن مواجه اند. در این مقاله، با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) یک مدل متقارن محوری دو بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. این مدل مصرف و تبادل گاز اکسیژن را در مویرگ های ریوی که در سیستم گردش خون کیسه هوایی در ریه رخ می دهد، بررسی و مطالعه می کند. مدل دارای سه بخش اصلی متشکل از یک غشای مویرگی بدون حرکت، یک ناحیه پلاسمائی متحرک و چهار گلبول قرمز نیم دایره شکل متحرک است. نتایج به دست آمده نشان می دهد رابطه ای معکوس بین زمان اشباع گلبول های قرمز و آهنگ تنفس وجود دارد و تعداد دفعات دم و بازدم برای یک دقیقه در حالت نرمال 14 بار و برای حالات با بیشترین فعالیت 50 بار براورد می شود. با استفاده از یک عامل تبدیل رابطه ای بین حالت های مختلف فعالیت های جسمانی، با شدت متغیر و آهنگ تنفس ارائه گردیده است.

این تحقیق به نحوه تغییر بارهای مکانیکی و ساختار با افزایش سن در نمونه ای از شریان های عضلانی پرداخته است. بر اساس داده های تجربی گرداوری شده شریان براکیال به عنوان شریان عضلانی شبیه سازی شده است. با در نظر گرفتن اندرکنش سیال-جامد، از نرم افزار آدینا 1.8 برای حل عددی برای حل معادلات سیال و جامد استفاده شده است. به منظور بررسی همزمان تاثیر تنش محیطی و تنش برشی در بازسازی، موج های فشار و جریان نوسانی به عنوان شرایط مرزی انتخاب شده اند. بررسی سه الگوی بازسازی در شریان براکیال نشان داد روش آتروفیک داخلی با تغییرات کم نتایج بهتری در مقابل حفظ محدوده تنش محیطی دیواره در پی داشته و می توان آن را روش بهینه برای بازسازی شریان براکیال در نظر گرفت.