ارزیابی و تعیین کمی خواص مکانیکی بافت ها و بخصوص خواص الاستیک بافت های نرم در حالی که در محل طبیعی خود در بدن قرار دارند، به دلیل کاربردهای بالینی منحصر به فرد و رو به گسترش آن توجه محققان بسیاری را در سراسر جهان در دو دهه گذشته به خود جلب کرده است، ولی این ارزیابی با استفاده از روش های متداول اندازه گیری دشوار می باشد. الاستوگرافی یک تکنیک جدید تصویربرداری با قابلیت تعیین ویژگی های بافت ها در حالی که در محل طبیعی خود در بدن قرار دارند، می باشد. این تکنیک که همانند تست لمس بر این اصل استوار است که میزان سفتی یک بافت می تواند مشخص کننده وجود تومور در بافت باشد، با هدف تشخیص سرطان سینه مطرح شده است. تکنیک جدید تصویربرداری " الاستوگرافی نوری" به عنوان یک ابزار بالینی قابلیت تعیین میزان سفتی بافت های بیولوژیکی را در حالی که در محل طبیعی خود در بدن قرار دارند، دارد. در این مقاله نتایج تحقیقات انجام شده در طول یک دهه گذشته در این زمینه ارایه شده است. کاربردهای این تکنیک در تشخیص های پزشکی نیز در این مقاله به صورت اجمالی مرور شده اند. به علاوه، برخی زمینه های تحقیقاتی ضمن توصیف این تکنیک و کاربردهای آن به خوانندگان گرامی معرفی می گردند. سودمندی این تکنیک و اطلاعات جدیدی که این تکنیک می تواند در اختیار متخصصان پزشکی قرار دهد، بر این امر تاکید دارد که سیستم های الاستوگرافی نوری در سال های نه چندان دور به بازار عرضه خواهند شد.

مقدمه: روش تصویربرداری پالسی نوری- صوتی با کاربرد وسیع در پزشکی، روشی است که در آن امواج ترموالاستیک فراصوتی بر اثر جذب پالس های نوری در رنگدانه ها ایجاد می گردند. این امواج در سطح بافت توسط مبدل های فراصوتی دریافت می شوند. مبدل فراصوتی با حساسیت و توان تفکیک مطلوب، تصویربرداری ملکولی از بافت های سطحی بدن نظیر پوست و عروق کوچک را میسر می نماید. در این مقاله، برای اولین بار حساسیت سیستم های آشکارساز نوری در مقایسه با حساسیت هیدروفون کالیبره شده تحت شرایط آزمایشگاهی یکسان اندازه گیری شد.مواد و روشها: دو لیزر پالسی و پوسته (Nd:YAG)، سیستم آشکارسازی استرس نوری، سیستم آشکارسازی فابری پرو، هیدروفون سوزنی، فوتودیود سریع و اسیلوسکوپ رقمی 500 مگاهرتز استفاده شدند. پالس های لیزر )انرژی 10 میلی ژول، پهنای پالس 6 نانو ثانیه( توسط فیبرنوری به محلول آبی ایندوسیانین سبز تابیده شدند. بر اثر جذب پالس های در محلول، امواج صوتی ایجاد و در سطح بافت توسط آشکارسازهای فراصوتی دریافت گشتند. سطح دیگر آشکارساز تحت تابش پرتو پیوسته لیزر با طول موج 532 قرار گرفت. پرتو نوری مدوله شده توسط فوتودیود و اسیلوسکوپ رقمی آشکار شد. بدین ترتیب، سیگنال فوتواکوستیک به صورت سیگنال دوقطبی بر روی نمایشگر اسیلوسکوپ مشاهده گشت.حساسیت آشکارساز استرس نوری در مقایسه با حساسیت تداخل سنج فابری پرو و هیدروفون سوزنی توسط نسبت سیگنال به نویز 2 و نویز معادل فشار 3 محاسبه شد.نتایج: نسبت سیگنال به نویز در هیدروفون و مبدل استرس نوری و فابری پرو به ترتیب 56 دسی بل، 45 دسی بل و 26 دسی بل بدست آمدند. NEP هیدروفون، فابری پرو و مبدل استرس نوری نیز به ترتیب 11 کیلو پاسکال، 13 کیلو پاسکال و 15 کیلو پاسکال بودند. بنابراین NEP فابری پرو از NEP مبدل استرس نوری 2 کیلو پاسکال بیشتر است.بحث: NEP فابری پرو از NEP سیستم آشکارسازی استرس نوری بیشتر است. زیرا پهنای نوار آن از پهنای نوار استرس نوری 8 مگاهرتز بیشتر می باشد. نتیجه گیری: آشکارساز استرس نوری با حساسیت بالا و سطح فعال کوچک برای استفاده در روش های تصویربرداری نوری- صوتی بسیار مناسب می باشد.

مقدمه تصویربرداری پخش نوری یک تکنیک تصویربرداری غیرتهاجمی و غیرمخرب است که از امواج الکترومغناطیسی در محدوده ی طول موجی فروسرخ نزدیک برای اندازه گیری ویژگی های اپتیکی بافت زیستی نظیر جذب و پراکندگی از مرزهای محیط استفاده می کند. عواملی چون پراکندگی بسیار زیاد نور در بافت های زیستی و تعداد محدود اندازه گیری ها سبب شده مسیله ی بازسازی تصویر در این تکنیک چالش برانگیز شود. اخیرا شبکه های عصبی ژرف به حوزه بازسازی تصویر وارد شده اند و توانسته اند عملکرد بسیار خوبی از خود نشان دهند. در این پژوهش، روشی جدید برپایه ی یادگیری ژرف برای حل این مسیله ارایه شده است. روش بررسی برای پیاده سازی این روش با استفاده از شبیه سازی رایانه ای، بافت هایی مکعبی شکل با ابعاد 64×64×64 mm3 با تومورهایی در عمق 21 تا 42 میلی متری ایجاد گردید. برای اندازه گیری از مرز بافت، شبکه ای 5×5 از منابع و آشکارسازها در طرفین بافت تعبیه کردیم. برای انجام عمل بازسازی، دو شبکه عصبی ژرف با معماری کاملا متصل و کانوولوشنی دوبعدی ایجاد نمودیم. یافته ها: برای سنجش کارایی این الگوریتم ها، عملکرد آن ها را با یکی از روش های کلاسیک برپایه ی مدل یعنی روش گرادیان مزدوج مقایسه کردیم. برای مقایسه ی این روش ها از معیارهایی چون میانگین خطای مطلق (MAE)، خطای حداقل مربعات (MSE)، بیشینه سیگنال به نویز (PSNR) و شاخص شباهت ساختاری (SSIM) استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که MSEبه صورت میانگین 86 درصد و MAE تا 81 درصد کاهش داشته و PSNR 2 برابر افزایش یافته است. نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از شبکه های مصنوعی ژرف در مقایسه با روش های بازسازی کلاسیک جهت یازسازی تصاویر پخش نوری می تواند موجب بهبود کیفیت تصاویر به دست آمده شود.

موکوزیت دهانی یکی از عوارض جانبی جدی بیمارانی است که تحت رادیوتراپی یا شیمی درمانی قرار می گیرند. این قبیل ضایعات مخاطی حفره دهان و مشکلات عملکردی که بواسطه آنها بوجود می آیند تحت یک نام کلی به عنوان موکوزیت دهانی طبقه بندی می شوند. مطالعات انجام شده نشان داده است که تقریبا %5-15 بیمارانی که پروتکل استاندارد شیمی درمانی را دریافت می دارند و تمامی افرادی که با دوز نهایی بیش از 50 Gy تحت رادیوتراپی قرار می گیرند به این عارضه حاد دهانی مبتلا می شوند. بروز این نوع ضایعات می تواند در برخی از ترکیبات از قبیل 5 فلورواوراسیل (FU5-) آنتراسیکلین ها و ایرینوتکان بیشتر باشد. بیمارانی که بدلیل ،تومورهای ناحیه سر و گردن درمان ترکیبی شیمی درمانی یا رادیوتراپی دریافت می دارند و یا مواردی که قبل از پیوند مغز استخوان تحت دوز بالای شیمی درمانی قرار م یگیرند موکوزیت دهانی شدیدی را تجربه خواهند کرد. عوامل متعددی در بروز موکوزیت دهانی موثرند که از آن میان می توان به نوع درمان و میزان حساسیت بیماران اشاره کرد. سمیت مستقیم ناشی از شیمی درمانی یا رادیوتراپی، مهم ترین فاکتور بیولوژیک محسوب می شود. اما اختلالات عملکردی غدد بزاقی، ترومای موضعی، عفونت موضعی یا سیستمیک نیز می توانند در بروز و ابتلا به موکوزیت موثر باشند.

مقدمه: تصویربرداری پرتویی یکی از کارآمدترین روشهای تشخیصی در پزشکی و آزمون های غیر مخرب در کاربردهای صنعتی می باشد. در تصویربرداری سه بعدی غیر مخرب علاوه بر منبع پرتو، یک سیستم آشکارسازی مناسب، سیستم جمع آوری داده ها، بخش های مکانیکی جهت حرکت شی، الگوریتم بازسازی و در نهایت کامپیوتری برای پردازش و کنترل فرایندها مورد نیاز می باشد.مواد و روشها: از مهمترین اجزای یک سیستم تصویربرداری پرتویی دیجیتال، آشکارساز آن است. و یکی از جدیدترین و پر بازده ترین حسگرهای نوری که در این قبیل سیستم های تصویربرداری دیجیتال استفاده می شود، فوتودیود نوری است. در این تحقیق، طراحی و ساخت یک سیستم آشکارسازی بر اساس شبکه فوتودیودی به همراه بخشهای مکانیکی و کنترلی انجام شده است. شبکه فوتودیودی ساخته شده به ابعاد 50×50 میلی متر مربع و بصورت یک آرایه 10×10 از فوتودیودها شکل گرفته است. در کنار این شبکه، برد های کنترلی مورد نیاز نیز طراحی شده اند. همچنین یک سیستم برای حرکت جسم طراحی و ساخته شد که قادر است جسم را در راستای افقی و قائم و همچنین چرخش حول محور خود، به حرکت در بیاورد. حداکثر جابجایی در جهت افقی و عمودی برابر 60 سانتیمتر و هر گام حرکت با دقت 0.015 میلیمتر است. گام های حرکتی چرخشی هم با دقتی در حدود 0.9 درجه می باشد.نتایج: با برپایی سیستم نهایی تصویربرداری نوری، ابتدا یکنواختی و زمینه محیط توسط یک دستگاه پرژکتور نوری ارزیابی گردید که یکنواختی خوب، با شدت بالا برای تمامی فوتودیودهای این شبکه بدست آمد. داده های لازم برای تشکیل تصویر به یک رایانه انتقال پیدا کرده و بعد از پردازش به وسیله برنامه نوشته شده در MATLAB بر روی مانیتور به نمایش در می آید. با توجه به اینکه قدرت تفکیک فضایی برای این سیستم در حد اندازه هر پیکسل از صفحه آشکارساز، یعنی در حد 5 میلیمتر است، انتظار آن می رفت که تنها ابعاد کلی از این نمونه ها قابل مشاهده باشد.بحث و نتیجه گیری: درستی کارکرد این سیستم با استفاده از یک منبع نور مرئی و چندین نمونه آزمایشی مورد بررسی قرار گرفت. این سیستم با الگوریتم بکار گرفته شده، قادر به بازسازی تصاویر به صورت سه بعدی و بدست آوردن تصاویر از برش مقطعی جسم می باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

تثبیت نوری مولکول های پیام رسان زیستی نظیر عوامل رشد و سایتوکین ها برای توسعه مواد فعال زیستی حائز اهمیت فراوان می باشد. زیرا اینگونه مواد سهم مهمی در کشت هدفمند سلولی، تثبیت نوری از طریق ایجاد اتصال جانبی در روکش ترمیمی دندان در دندانپزشکی، سیلانت زیستی در مهندسی بافت و به عنوان عامل جلوگیری از چسبندگی های بعد از عمل جراحی، طراحی و ساخت داربست سلولی و حکاکی نوری دارند. تثبیت نوری مولکول های پیام رسان زیستی فرآیندی به مراتب پیچیده تر از تثبیت آنزیم در یک راکتور زیستی یا فعل و انفعالات گیرنده-لیگاند می باشد، زیرا مولکول های پیام رسان زیستی بر روی سلول های زنده عمل می کنند که ساختار و وظایف خیلی پیچیده تر و مهمتری دارند. این مقاله مروری، پیشرفت های از گذشته تاکنون در زمینه تثبیت نوری مولکول های پیام رسان زیستی با کاربردهای پزشکی و زیستی را پوشش می دهد. ابتدا نگاهی خواهیم داشت بر حکاکی نوری و طرح دار کردن سلول ها، سپس به بررسی مولکول های پیام رسان زیستی و فرآیند تثبیت نوری و همچنین تثبیت همزمان چند ترکیب پرداخته می شود. از آنجایی که خواص مواد روی سطح به طور مستقیم نقش مهمی در عملکرد سلول و طرح دارکردن آن دارد، به همین دلیل به بررسی چسبندگی، مهاجرت و رشد سلولی خواهیم پرداخت. در انتها نیز سامانه های زیستی فعال در برابر تابش نورهای فرابنفش، مرئی و لیزر و نیز بعضی از کاربردهای درون سلولی آنها مورد بررسی قرار می گیرد.

مقدمه: تصویربرداری مولکولی فلئورسنس در مد بازتابشی برای ارائه اطلاعات درمورد فرآیندهای پاتولوژیک یک روش قدرتمند است. رشد تومور یک فرآیند پاتولوژیک شایع است که می توان آن را به وسیله کولیس اندازه گیری کرد. دقت اندازه گیری هنگام استفاده از کولیس به مهارت کاربر بستگی دارد. تحقیقات اخیر نشان می دهد که روش تصویربرداری مولکولی فلئورسنت1 (Fluorescence molecular imaging (FMI))‎  می تواند به عنوان روش دقیق تر جهت اندازه گیری آهنگ رشد تومور مورد استفاده قرار گیرد. هدف از ایجاد این پروژه اعتبار دادن به روش FMI جهت سنجش رشد تومور در مقایسه با روش های متداول اندازه گیری حجم تومور مانند اندازه گیری با کولیس است.روش بررسی: در این مطالعه با استفاده از مدل حیوانی تومور، همبستگی بین روش غیرتهاجمی فلئورسنت و روش های سنتی مورد ارزیابی قرار گرفت. دودمان سلولی WEHI-164 در 36 موش BALB/c که در سه گروه 12 تایی تقسیم شده بودند به صورت زیر پوستی تزریق شد و پس از 10 روز، اندازه تومور به وسیله کولیس اندازه گیری گردید. به طور همزمان اندازه تومور با تزریق ماده فلئورسین در مرکز تومور توسط روش FMI اندازه گیری گردید. درنهایت همبستگی بین اندازه گیری حجم تومور توسط روش های سنتی و اندازه گیری توسط روش FMI توسط روش اسپیرمن و منحنی ROC ارزیابی شد.یافته ها: نتایج نشان می دهد که ضریب بستگی اسپیرمن بین حجم تومور و ارتفاع منحنی شدت فلئورسنت در گروه اول، دوم و سوم شدت به ترتیب 0.019، 0.5، 0.09 است. آنالیز منحنی ROC نشان می دهد که نقطه قطع حجم و وزن تومور به ترتیب 93 میلی متر مکعب و 0.12 گرم می باشد.بحث و نتیجه گیری: در موقعیت ما، بین اندازه گیری رشد تومور در موش BALB/c توسطFMI  با اندازه گیری توسط روش های مرسوم برای حجم و وزن، همبستگی معنی داری وجود ندارد. بنابراین دقت اندازه گیری روش FMI در مورد رشد تومور در حیوانات کوچک نیاز به اصلاح و بهبود دارد.