هندسة الأنسجة

هو مجال علمي يركز على تطوير بدائل بيولوجية قادرة على أن تحل محل الأنسجة المريضة أو المدمرة في الإنسان. أول مرة ظهر فيها مصطلح هندسة الأنسجة هو في فترة الثمانينيات. بحلول أوائل التسعينيات ، أدى مفهوم تطبيق الهندسة على إصلاح الأنسجة البيولوجية إلى النمو السريع لهندسة الأنسجة كمجال متعدد التخصصات مع إمكانية إحداث ثورة في مجال الطب.

تقوم هندسة الأنسجة على دمج المكونات البيولوجية كالخلية و عوامل النمو مع المبادئ الهندسية و المواد الصناعية، يمكن إنتاج الأنسجة البديلة عن طريق زرع الخلايا البشرية أولاً على سقالات ، والتي قد تكون مصنوعة من الكولاجين أو من بوليمر قابل للتحلل ثم يتم تحضين السقالات في وسط يحتوي على عوامل النمو التي تحفز الخلايا على النمو والانقسام. عندما تنتشر الخلايا عبر السقالة ، يتشكل النسيج البديل. يمكن زرع هذا النسيج في جسم الإنسان ، مع امتصاص السقالة المزروعة أو إذابتها في النهاية.

تتضمن أمثلة الأنسجة المرشحة لهندسة الأنسجة الجلد والغضاريف والقلب والعظام. لعب إنتاج بدائل الجلد دورًا مهمًا في تحسين نجاح جراحات ترقيع الجلد ، خاصة للجروح المعقدة مثل الحروق.  تم أيضًا هندسة الأنسجة البديلة في الجهاز الكلوي ، بما في ذلك المثانة البولية والإحليل ، وزرعها بنجاح ، وبالتالي توسيع الفرص العلاجية لاضطرابات الكلى المعقدة. يجري فحص السقالات والأنسجة الاصطناعية الحيوية لاستخدامها في تطوير الأطراف الاصطناعية الحيوية ؛ تم الإبلاغ عن أول طرف من هذا القبيل يتم تطويره بنجاح - ساق فأر مع عضلات وأوردة عاملة - في عام 2015. 

سوق هندسة الأنسجة

تم تقدير قيمة السوق العالمية لهندسة الأنسجة في عام 2016 بقيمة 5 مليار دولار ويتوقع وصولها إلى ما يقارب 11.5مليار دولا بحلول العام 2022 وفقاً لإحصائية جديدة من شركة Grand View Research, Inc

بلغت قيمة السوق حسب التصنيف السريري كالتالي: 

• 152$ مليون للبولية
• 900$ مليون دولار للجلدية
• 578$ مليون دولار للأسنان
• 8$ مليون دولار لنقل الأعضاء 
• 831$ مليون دولار للسرطان
• 651$ مليون دولار للقلبية و الوعائية
• 306$ مليون دولار للعصبية
• 6220$ مليون دولار للعمود الفقري و العظام

المواد الحيوية

تشكل المواد الحيوية جزءًا لا يتجزأ من هندسة الأنسجة. تم العثور على العديد من المواد لاستخدامها في هندسة الأنسجة. تستخدم المواد الحيوية إما لأغراض علاجية أو تشخيصية. المواد الحيوية والمواد البيولوجية مفهومان مختلفان. يقال إن المادة الحيوية هي مادة مثالية تفي بالمتطلبات التالية:

1. القابلية للحقن
   
2. تصنيع اصطناعي
   
3. التوافق الحيوي
   
4. غير المناعية
   
5. الشفافية
   
6. ألياف نانوية
7. تركيز منخفض
8. معدلات الارتشاف

السقالات - السقالات هي مواد مصممة لتكوين أنسجة وظيفية جديدة وتستخدم للأغراض الطبية. تعيد السقالات إنشاء البيئة داخل الجسم التي توفرها المصفوفة خارج الخلية. اعتمادًا على أصلها ، يتم تصنيف السقالات إلى نوعين. تشارك السقالات الطبيعية في عملية التشكل واكتساب الوظائف لأنواع مختلفة من الخلايا في البيئة داخل الجسم الحي. يعتمد تكوين هذه السقالات على أصل حيواني وإجراءات العزل والتنقية والفحوصات. تصنع السقالات الاصطناعية لتقليد خصائص ECM (المصفوفة الخلوية الإضافية) في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

تشمل استخدامات السقالات:

• ارتباط الخلية والهجرة
• احتباس الخلايا والعوامل البيوكيميائية
• بدل لنشر منتجات الخلايا الحيوية والمنتجات المعبر عنها
• تعديل سلوك الطور الخلوي بممارسة التأثيرات البيولوجية والميكانيكية.

تحتاج السقالات إلى تلبية متطلبات محددة لهندسة الأنسجة. هم انهم:

• حجم مسام مناسب مع مسامية عالية لتسهيل نثر الخلايا وانتشارها في الهيكل بأكمله.
• التحلل البيولوجي هو أحد العوامل. يجب أن توفر السقالة السلامة الهيكلية بينما تقوم الخلايا بتصنيع بنية المصفوفة الطبيعية حول نفسها. يجب أن يتحلل بمجرد أن تتشكل الأنسجة الجديدة. يجب أن يتزامن التدهور مع معدل تكوين الأنسجة.

الأنواع الثلاثة من المواد الحيوية المستخدمة في تصنيع السقالات هي:

1. السيراميك - لديه توافق حيوي ممتاز بسبب تشابهه الكيميائي والهيكلي. إنها تشكل صلابة ميكانيكية عالية ومرونة منخفضة للغاية. تتضمن الأمثلة - هيدروكسيباتيت (HA) وثلاثي فوسفات الكالسيوم (TCP) ، لتطبيقات تجديد العظام.
2. البوليمرات الاصطناعية - تظهر خصائص تحلل محكومة ويسهل تصنيعها بهندسة معمارية مصممة خصيصًا. ومن الأمثلة على ذلك - البوليسترين ، وحمض بولي لاكتيك (PLLA) ، وحمض بولي جليكوليك (PGA) ، وحمض بولي-دل-لاكتيك-كو-جليكوليك (PLGA).
3. البوليمرات الطبيعية - وهي نشطة بيولوجيًا وتسمح للخلايا المضيفة بإنتاج المصفوفة خارج الخلية الخاصة بها واستبدال السقالة المتدهورة.

الخلايا

اختيار مصدر الخلية مهم لهندسة الأنسجة. ولكن هناك صعوبة تكمن في زراعة أنواع معينة من الخلايا بكميات كبيرة. لذلك ، ظهرت الخلايا الجذعية (الخلايا الجذعية الجنينية أو البالغة) كمصادر بديلة للخلايا. خلايا ESC (خلية جذعية جنينية) هي خلايا متعددة القدرات بينما خلايا ASC هي خلايا متعددة القدرات. تعد ASC(الخلايا الجذعية المشتقة من الدهون) أكثر ملاءمة لهندسة الأنسجة نظرًا لأن لديها قدرة محدودة على التمايز عن ESCs.الجزيئات الحيوية - جزيئات الإشارات لا تقل أهمية عن السقالات ومصدر الخلية. هذه الإشارات فريدة لكل عضو ويتم التحكم فيها بإحكام. يلعب وجود عوامل مثل عوامل النمو والكيموكينات والسيتوكينات دورًا مهمًا في الظواهر البيولوجية. يمكن أن يكون استخدام جزيئات الإشارة بطريقتين - بالإضافة إلى وسائط الثقافة في المختبر أو التعلق بالسقالة عن طريق التفاعلات التساهمية وغير التساهمية.

تطبيق هندسة الأنسجة

كيف تعمل هندسة الأنسجة والأدوية التجديدية؟

الأدوية التجديدية تعمل على إصلاح الأنسجة والأعضاء التالفة. إنها تحفز آليات الإصلاح الخاصة بالجسم لشفاء الأنسجة أو الأعضاء التي كان يتعذر إصلاحها من قبل. إذا لم يتمكن الجسم من شفاء نفسه ، يمكن زراعة الأنسجة أو الأعضاء في المختبر ثم زرعها. يشمل الطب التجديدي أيضًا استخدام الخلايا الجذعية أو الخلايا السلفية التي يتم الحصول عليها من خلال التمايز الموجه.
تبدأ العملية بإنشاء السقالات وإدخال الخلايا فيها. يتطور النسيج بمجرد حصوله على البيئة المناسبة. في بعض الحالات ، يحدث التجميع الذاتي والذي يتضمن خلط جميع الخلايا والسقالات وعوامل النمو معًا.
يمكن أن يكون النهج الآخر عن طريق تجريد خلايا العضو المتبرع واستخدام سقالة الكولاجين المتبقية لتنمية أنسجة جديدة. كان هذا النهج نهجًا واعدًا للهندسة الحيوية في أنسجة القلب والكبد والرئة والكلى.

تشمل بعض مجالات البحث الرئيسية:

• زرع كبد بشري في الفئران: يمكن أن يؤدي زرع الكبد البشري المهندَس في الفئران إلى تفاعلات دوائية مشابهة لتلك التي تحدث في النظام البشري. يمكن للباحثين فهم اختبار السمية والاستجابات الخاصة بالأنواع بسهولة.

• تجديد كلية جديدة: تم تطوير سقالات الكلى المزروعة بالخلايا الظهارية والبطانية في أنسجة العضو. أنتجت الأنسجة البول في المختبر وداخل الجسم الحي في الفئران. تعد القدرة على تجديد كلية جديدة قفزة إلى الأمام في التغلب على مشاكل نقص أعضاء المتبرعين.

كيف تساعد هندسة الأنسجة في تجديد الأنسجة التالفة؟

كانت تطبيقات هندسة الأنسجة مفيدة في التغلب على مشاكل أي أنسجة تالفة.

هندسة أنسجة العظام - تتكون العظام من الكولاجين ولها خاصية التجديد والإصلاح استجابة للإصابة. تحدث متطلبات التطعيم العظمي أثناء عيوب العظام الكبيرة التي تحدث بعد الصدمة أو العدوى أو استئصال الورم أو تشوهات الهيكل العظمي.

يعد إنتاج ميزات العظام في المختبر أمرًا صعبًا للغاية. لذلك من الصعب أيضًا الحصول على سقالة مثالية لتجديد أنسجة العظام. تمكن العلماء من تطوير سقالات مسامية ثلاثية الأبعاد بتكوين مماثل للعظام ، ولتحقيق توافق أفضل ، يتم استخدام سقالات من السيراميك الحيوي. تستفيد السقالات المستحثة للعظام من الإشارات الجزيئية الحيوية والخلايا السلفية لتكوين عظام جديدة. في نماذج عيوب العظام ، أظهرت الجسيمات النانوية المصممة لإطلاق العوامل المكونة للعظم زيادة في التمايز العظمي في المختبر وداخل الجسم الحي.

هندسة الأنسجة الغضروفية- الغضروف هو نسيج ضام يوجد في المرفقين والركبتين والكاحلين. مثل هندسة أنسجة العظام ، تكمن التحديات أيضًا في هندسة أنسجة الغضاريف. تم استخدام العديد من السقالات لإصلاح الغضروف ، ولكن الأكثر صلة هو السقالات الاصطناعية مثل البولي يوريثين والبولي (إيثيلين جلايكول) (PEG) والبوليمرات القائمة على الإيلاستين. يتكون الغضروف من الخلايا الغضروفية ، لذا فإن النوع المثالي من الخلايا المانحة لإصلاح الغضروف هو الخلايا الغضروفية الذاتية. ومع ذلك ، يصعب الحصول عليها وتتطلب تقنيات غازية. لذلك ، تم استخدام خلايا السلائف الوسيطة (MSCs) التي تم جمعها من مصادر مختلفة ، مثل الأنسجة الدهنية أو نخاع العظام كمصدر بديل. يمكن تربيتها بسهولة في المختبر ولديها القدرة على التكاثر والتمايز نحو السلالات المكونة للعظم والشحم والغضروف والعضل.

بصرف النظر عن هندسة أنسجة العظام والغضاريف ، تم أيضًا إجراء بعض TE مثل هندسة أنسجة القلب وهندسة أنسجة البنكرياس وهندسة الأنسجة الوعائية.

النماذج البشرية في المختبر لهندسة الأنسجة

يعد إنشاء نماذج بشرية في المختبر لهندسة الأنسجة تطبيقًا آخر لتحليل دور العوامل الكيميائية و / أو الميكانيكية و / أو الفيزيائية المختلفة في نظام بسيط.

السرطان- لإعادة إنشاء عملية تطور الورم ، يلزم وضع نمذجة دقيقة للبيئة الدقيقة للورم. هذا ممكن من خلال الثقافات ثلاثية الأبعاد التي يمكن أن توفر الظروف البيئية الدقيقة التي تتحكم في تكوين الأورام. تعتمد الثقافات ثلاثية الأبعاد على الجمع بين الخلايا والسقالات والجزيئات الحيوية. تم استخدام كل من المواد الحيوية الطبيعية والاصطناعية لنمذجة السرطان.

اكتشاف الأدوية- لفحص الأدوية الفعال ، يتم تقديم ثقافات ثلاثية الأبعاد لتحليل تأثير تأثير الدواء. استعادت خلايا الكبد مورفولوجيتها وتعبيرها عن بروتينات الكبد الرئيسية عند زراعتها في ثقافة ثلاثية الأبعاد.

حتى لو كانت هندسة الأنسجة منقذة للحياة ، فهي مكلفة. تواجه الطعوم الخيفية وعمليات الزرع مخاطر أن يتم رفضها من قبل نظام المريض. مزيد من البحث لا يزال يتعين القيام به. ومع ذلك ، فقد أدى التقدم في مجالات العظام والغضاريف والقلب والبنكرياس والأوعية الدموية إلى الارتقاء بهندسة الأنسجة إلى مستوى جديد. تعمل هندسة الأنسجة على تغيير علم الأحياء والتكنولوجيا من خلال إحداث تأثير عميق على تطوير علاجات جديدة.

المجالات المستقبلية لهندسة الأنسجة

في الوقت الحاضر، تلعب هندسة الأنسجة دورًا صغيرًا نسبيًا في علاج المرضى. الجلد الصناعي والصمامات والغضاريف هي أمثلة على الأنسجة المهندسة التي تمت الموافقة عليها من قبل إدارة الغذاء والدواء. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، لديهم استخدام محدود في البشر.

تم زرع المثانة التكميلية والشرايين الصغيرة وترقيع الجلد والغضاريف وحتى القصبة الهوائية الكاملة في المرضى ، لكن الإجراءات لا تزال تجريبية ومكلفة للغاية. في حين أن الأنسجة العضوية الأكثر تعقيدًا مثل القلب والرئة وأنسجة الكبد تم إعادة إنتاجها بنجاح في المختبر ، إلا أنها لا تزال بعيدة جدًا عن كونها قابلة للتكاثر بشكل كامل وجاهزة للزرع في المريض.

ومع ذلك ، يمكن أن تكون هذه الأنسجة مفيدة للغاية في البحث ، وخاصة في تطوير الأدوية. يمكن أن يؤدي استخدام الأنسجة البشرية للمساعدة في فحص الأدوية المرشحة إلى تسريع عملية التطوير وتوفير الأدوات الرئيسية لتسهيل الطب الشخصي مع توفير المال وتقليل عدد الحيوانات المستخدمة في البحث.

المصادر:

https://www.britannica.com/science/tissue-engineering

https://www.stoodnt.com/blog/tissue-engineering-applications-scopes/

اقرأ المزيد

 السلامة في الأجهزة الطبية

السلامة الكهربائية في الأجهزة الطبية

الصدمة الكهربائية هي عندما يكون جسم الانسان جزء من الدائرة الكهربائية وبازدياد الوقت التي يتعرض بها الجسم للصدمة تزداد الأضرار التي ستسببها تلك الصدمة 

تنقسم الصدمات لنوعين:

1.      Microshock

عندما يكون أحد أطراف الانسان و جسم خارجي هي أقطاب التسريب الكهربائي و يكون هو النوع الأشد خطورة

2.      Macroshock

عندما يكون طرفا الإنسان هي أقطاب التسريب الكهربائي

 

التأثيرات الحيوية للتيار الكهربائي:

1mA  تسبب لدغة كهربائية بسيطة تشابه تلك التي يسببها حجر الولاعة

 5 mA ستسبب صدمة كهربائية لكنها غير مؤذية

6-16 mA ستسبب صدمة كهربائية مؤلمة وتسبب رجفان للعضلات

17-99 mA تيار مؤلم جداً، ممكن  أن يسبب بتوقف لجهاز التنفس وصدمة للعضلات بطريقة عنيفة جداً و ممكن أن تكون الوفاة أحد الاحتمالات

100-2000mA تسبب تلف بالأعصاب ورجفان بطيني وتكون الوفاة هنا مرجحة

>2000mA توقف لعضلة القلب، ضرر في الأعضاء الداخلية و تسبب حروق جسدية بالإضافة إلى ارتفاع نسبة الموت لدرجة عالية جداً

 

تبلغ مقاومة ما مساحته 1 سنتمتر مربع من الجلد من  15 كيلو أوم إلى 1 ميغا اوم تتأثر نسبة المقاومة بنسبة رطوبة الجلد أو الجروح

تبلغ مقاومة الداخلية  لكل طرف من الأطراف الأربعة 200 أوم و بين أي طرفين تبلغ المقاومة 500 أوم و منتصف الجسم يبلغ 100 أوم

السلامة الميكانيكية في المعدات الطبية

حيث يتعرض المريض أو أحد عاملي الرعاية الصحية للضرر و الإصابة أو أن يتعرض لها الجهاز الطبي نفسه بطريقة تعيقه عن أداء عمله بشكل سليم

في الأجزاء المتحركة كهربائياً يجب أن تحتوي الآلة على زر ايقاف طوارئ

 

السلامة النووية في المعدات الطبية

خطر الإشعاع المؤين

حيث أن الإشعاع يؤين الذرة (أي يسمح لأحد الالكترونات بالإفلات من الذرة بسرعة عالية مسبباً تشوه و تأين في الخلية)مما يمكن أن يسبب إلى تغيير بالجينات أو الحمض النووي مكوناً خلية سرطانية

 

وحدات قياس الأشعة:

• Air kerma(Gya)
• Absorbed dose (Gyt) الطاقة الإشعاعية الممتصة من قبل كتلة معينة من النسيج
• Sievert (Sv) التعرض الإشعاعي من قبل العاملين
• Becquerek (Bq)

قواعد الحماية من الإشعاعات

·        تقليل وقت التعرض للإشعاع بقدر الامكان

·        زيادة المسافة بقدر الامكان بين الشخص و مصدر الاشعاع، حيث أن مقدار الإشعاع يقل بسرعة  حسب قانون التربيع العكسي

·        وضع درع معدني للمشغلين، الردع تبلغ سماكته 0.5 ملم من الرصاص حيث يقلل نسبة الاشعاع بمقدار 10%

 

تختلف الجرعة الفعالة التي يمتصها كل عضو و نوع من الأنسجة في الجسم من الإشعاع، حيث أن المناطق التناسلية تمتص الكمية الأكبر بمعامل 0.20 بينما العظام الرفيعة 0.12 و بنسبة مشابهة القولون، الرئة و المعدة. بينما تقل في المثانة و الأثداء والمريء و الكبد 0.05 في حين أن الجلد له النصيب الأقل بما يبلغ 0.01

مثال:

لحساب الجرعة الفعالة حين التعرف لمسح مقطعي محوسب لمنطقة الحوض و البطن بجرعة تبلغ 20mGy

الحل:

أولاً نحن نعرض المناطق التناسلية و الكبد و القولون للإشعاع لذا سنجمع حاصل كل جرعةلكل عضو على حدى

القولون (20)(0.12)=2.4

المناطق التناسلية4  (20)(0.2)=

الكبد10  (20)(0.5)=

نجمع المحصلة لكل عضو لنحصل على الجرعة الفعالة ككل فتبلغ 7.4m Sv

 

الإشعاع غير المؤين

هذه الإشعاعات لا تسبب ضرر مباشر لبينة الذرة و لا تتسبب بتأينها، لكنها تسبب ضرر كبير للأعين، لذلك يجب ارتداء نظارات واقية في حال التعامل معها. تختلف النظارات حسب الطول الموجي لكل نوع من الإشعاع، لذا  يجب التأكد من توافقية النظارة مع نوع الإشعاع المستخدم.

 

·        الليزر الطبي

·        جهاز التصليب الضوئي السنين

·        الإضاءة فوق البنفسجية لحديثي الولادة

السلامة الحيوية في الأجهزة الطبية

 

تطبيق التكنولوجيا الحديثة في المشافي تسهل العمل و تساعد على تقديم رعاية أفضل، لكنها بنفس الوقت سبب في نصف حالات العدوى بشكل كامل أو جزئي.

 

أنواع التلوث:

 

الانتقال عن طريق الهواء: يكون مسبب المرض صغير الحجم، أي أقل من 5ميكرو متر

الانتقال عن طريق الرذاذ: تنتقل عن طريق القطرات و يكون الحج كبير نسبياً- أكبر من 5 ميكرو متر(الإنفلونزا)

الانتقال عن طريق التلامس: تكون عن طريق الملامسة مع المصاب تستلزم حماية كاملة عن أي تلامس عن طريق ارتداء القفازات و الرداء ذو الاستخدام الواحد و تعقيم الأيدي عند الخروج من غرفة العزل

 

انواع التعقيم:

Sterilization      إزالة كافة المسببات المرضية و يتم إجرائها تحت ضغط و بخار عاليين و باستخدام غاز التعقيم

 degermingإزالة الجراثيم و المكروبات ميكانيكياً عن طريق مسحة القطن والكحول

  sanitization  تقليل عدد الجراثيم أو الميكروبات في أدوات الطعام والشراب عن طريق الغسل بالمياه الساخنة و استخدام المعقمات الكيميائية الخاصة

 

استخدام الحرارة في التعقيم

تسبب الحرارة تغيير في شكل البروتين مما يعطل وظيفته

نقطة الموت الحرارية TDP: هي أقل حرارة يمكن أن تقضي على المكروبات خلال 10 دقائق

زمن الموت الحراري TDT  : هي أقل فترة زمنية لقتل المكروبات عند درجة حرارة معينة

الزمن اللازم للقضاء على 90% من البكتيريا عند درجة حرارة معينة يسمى "القيمة D"

المشكلة في نوعية التعقيم الحرارية هي أن بعض الأجهزة ممكن أن تتعطل بشكل كامل و غير قابل للاصلاح، بالإضافة إلى أن التسخين المتكرر يخر نوع معين من المواد مثل المطاط و اللاتكس

 

الغليان عند يقضي على العيد من البكتيريا في غضون عشرة دقائق 100 درجة مئوية المشكلة في هذه الطريقة أن بعض أنواع البكتيريا تستطيع المقاومة عند درجة حرارة 100 لأكثر من 20 ساعة لذلك تستخدم غرفة ضغط ورطوبة

 

100 درجة لمدة دقائق تقضي على أسهل أنواع البكتيريا

105 لمدة 5 دقائق تقضي على أخف أنواع البكتيريا المقاومة

121-134 لمدة 15 -3 ساعات يقضي على أنواع البكتيريا متوسطة المقاومة

أكثر 134 حتى 6 ساعات تقضي على أنواع البكتيريا عالية المقاومة

• الهواء الجاف

تقضي على البكتيريا عن طريق تأثير الأكسدة، تسخين لدرجة 170 لقرابة الساعتين

 

• الفلترة

يتم تنقية السوائل أو الغازات عن طريق فلاترالترشيح وبإمكانها إزالة أي جسيم يبلغ قطره أكبر من 0.3 مكرو متر.

• الحرارة المتدنية

أغلب المكروبات لا تستطيع التكاثر أو النجاة في درجات الحرارة تحت الصفر

 

الإشعاع

من الممكن استخدام عدة أنواع من الإشعاع

الأشعاع المؤين

الأشعة فوق البنفسجية

 

اقرأ المزيد

 أفضل 50 مجلة علمية في الهندسة الطبية

1. Nature Nanotechnology (المملكة المتحدة)
2. Nature Biotechnology (المملكة المتحدة)
3. Nano Today (هولندا)
4. Nature Biomedical Engineering(أمريكا)
5. Annual Review of Biomedical Engineering (أمريكا)
6. Current Opinion in Biotechnology (هولندا)
7. Biosensors and Bioelectronics(المملكة المتحدة)
8. Additive Manufacturing(هولندا)
9. Lab on a Chip - Miniaturisation for Chemistry and Biology (المملكة المتحدة)
10. Advanced healthcare materials (المملكة المتحدة)
11. Biofabrication (المملكة المتحدة)
12. ACS Synthetic Biology (أمريكا)
13. Nanotechnology, Science and Applications(استراليا)
14. Acta Biomaterialia(هولندا)
15. Osteoarthritis and Cartilage (المملكة المتحدة)
16. Journal of the Royal Society Interface(المملكة المتحدة)
17. npj Regenerative Medicine (أمريكا)
18. Tissue Engineering - Part B: Reviews(أمريكا)
19. International Journal of Robust and Nonlinear Control(أمريكا)
20. Journal of Neural Engineering (المملكة المتحدة)
21. IEEE Robotics and Automation Letters  (أمريكا)
22. Bioactive Materials (هولندا)
23. Polymer Reviews(أمريكا) 
24. Synthetic Biology (المملكة المتحدة)
25. Polymer Chemistry  (المملكة المتحدة)
26. Biomaterials Science (المملكة المتحدة)
27. IEEE Transactions on Biomedical Engineering  (أمريكا) 
28. Frontiers in Neuroinformatics (سويسرا)
29. Metabolic Engineering Communications (هولندا)
30. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine (هولندا)
31. IEEE Reviews in Biomedical Engineering (أمريكا) 
32. Nanotoxicology (المملكة المتحدة)
33. Cancer Nanotechnology (أمريكا)  
34. Bioconjugate Chemistry (أمريكا)  
35. Advanced Biosystems ( ألمانيا)
36. Current Opinion in Biomedical Engineering  (هولندا)
37. European Cells and Materials  (سويسرا)
38. Journal of Tissue Engineering (المملكة المتحدة)
39. Cell Transplantation  (أمريكا)  
40. Molecular Systems Design and Engineering  (المملكة المتحدة)
41. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering (أمريكا) 
42. Journal of Biomedical Optics  (أمريكا)  
43. Journal of Biomechanics (هولندا)
44. Biomaterials Research (المملكة المتحدة)
45. Nanomedicine(المملكة المتحدة)
46. Translational Vision Science and Technology (أمريكا)
47. EJNMMI Physics (سويسرا)
48. bioprinting (هولندا)
49. Bioresources and Bioprocessing (المملكة المتحدة)
50. Artificial Organs(المملكة المتحدة)

اقرأ المزيد

برنامج حاسوبية ضرورية لكل مهندس معدات طبية

 برنامج حاسوبية ضرورية لكل مهندس

لا يستغن أي مهندس عن البرامج الهندسية التي تكون معيناً له في عمله، لكن المشكلة تكمن في أن أغلب الجامعات لا تدرس البرامج الهندسية بشكل كافي مما يجعل الطالب مضطراً للبحث عن دورات على الانترنت، في مقالتنا هذه سنذكر بعض من البرامج الهندسية التي نحتاجها في تخصصنا و سنرفق روابط للتحميل-في حال توافرها- للبرامج و بعض الدورات التي وجدناها جيدة للتدرب عليها.

المواصفات:

وقد ذكرت جامعة تكساس في أوستن في موقعها الرسمي لتخصص هندسة المعدات الطبية بالمواصفات التالية التي يحتاجها المهندس لحاسوبه المحمول وهي كالتالي:

• نظام التشغيل: Windows 10 64-Bit 
• المعالج:Intel Core i5 (2.0Ghz أو أكثر) ويفضل Intel Core i7
• الرام:  8GB ويفضل  16GB أو أكثر
• القرص الصلب: 300GB ويفضل 500-1000GB SSD
• كرت الشاشة: أي كرت شاشة مدمج ويفضل كرت شاشة منفصل على سبيل المثال لا الحصر ( NVIDIA GeForce GTX960M، NVIDIA Quadro K500M، AMD Radeon HD 7970M )

البرامج:

• 8 Proteus

برنامج Proteus لنمذجة النظم الافتراضية Virtual System Modeling أداة تجمع طيفاً من الأدوات البرمجية في برامج محاكاة النظم الالكترونية لتضع بين يدي الطالب والمهندس والمحترف بيئة متكاملة تحوي كل ما يلزمه من أدوات لعملية محاكاة واقعية، فهو يجمع ما بين نظم SPICE لمحاكاة الدارات والعناصر الإلكترونية ( يوضحها بشكل مقاطع صورية متحركة لسهولة التعامل ودقته ) ونماذج المعالجات الصغرية لتسهيل مرحلة لاحقة من المحاكاة للنظم الإلكترونية المعتمدة على المتحكمات الصغرية ... وقد كان أول أداة طورت طرق الفحص والمحاكاة لهذه النظم كمرحلة ما قبل التطبيق العملي لمخططات داراتها.

1. دورة عن استخدام البرنامج (دورة مطولة)
2. دورة عن استخدام البرنامج(دورة قصيرة)

لتحميل البرنامج من هنا

• eagle 

هو برنامج حاسوب لتصميم اللوحات الإلكترونية المطبوعة عن طريق الحاسب.وبه خصائص الرسم التخطيطي والتوصيل الآلي والتصنيع بمساعدة الحاسوب .تم تطوير إيغل من شركة كادسوفت كمبيوتر التي استحوذت عليها شركة أوتودسك عام 2016

1. دورة عن استخدام البرنامج 

لتحميل البرنامج من هنا

• Matlab 

هو بيئة حوسبة رقمية متعددة النماذج ولغة برمجة خاصة تم تطويرها بواسطة MathWorks. يسمح MATLAB بمعالجة المصفوفات والتخطيط للوظائف والبيانات وتنفيذ الخوارزميات وإنشاء واجهات المستخدم والتفاعل مع البرامج المكتوبة بلغات أخرى ، بما في ذلك C و C ++ و C # و Java و Fortran و Python. وعلى الرغم من أن MATLAB مخصص أساساً للحوسبة العددية ، فإن صندوق الأدوات الاختياري يستخدم محرك MuPAD الرمزي ، مما يتيح الوصول إلى قدرات الحوسبة الرمزية.

1. دورة عن استخدام البرنامج
2. دورة عن استخدام البرنامج
3. دورة عن استخدام البرنامج

لتحميل البرنامج من هنا

• autocad

هو برنامج للرسم وتصميم بمساعدة الحاسوب يدعم إنشاء الرسومات ثنائية وثلاثية الأبعاد، يعتبر أوتوكاد برنامج تصميم ذو استخدام عام في العديد من المجالات، يستخدمه المهندسين من مختلف الاختصاصات لإنشاء الرسومات والتصاميم الهندسية ويستخدمه مديري المشاريع، بالإضافة إلى العديد من المهن والصناعات.

1. دورة عن استخدام البرنامج

لتحميل البرنامج من هنا

• pro engineer

هو برنامج رسم ثلاثي الأبعاد هو المنافس لبرنامج solidworks بإمكانك رسم قطع ثلاثية أبعاد و جمعها و تشغيلها و محاكاة العمليات الميكانيكية

1. دورة استخدام البرنامج

لتحميل البرنامج من هنا

اقرأ المزيد

 أفضل 8 كتب عن هندسة المعدات الطبية للمبتدئين

يحتاج الطالب في بداية مسيرته الأكاديمية بعض الكتب التي ستساعده على فهم أوسع و أشمل للمجال، أو المراجع الأكاديمية التي سيرجع إليها إذا كان لديه أي تساؤول أو إن كان يعمل على أي بحث لذا في هذه المقالة سنذكر أفضل 8 كتب عن هندسة المعدات الطبية للمبتدئين:

• Intermediate Physics for Medicine and Biology

تم استخدام هذا المرجع الكلاسيكي في أكثر من 20 دولة من قبل طلاب المرحلة الجامعية وبداية الدراسات العليا في الفيزياء الحيوية وعلم وظائف الأعضاء والفيزياء الطبية وعلم الأعصاب والهندسة الطبية الحيوية. وهي تعمل على سد الفجوة بين الفيزياء التمهيدية وتطبيق الفيزياء على علوم الحياة والطب الحيوي.

وتتضمن الطبعة الخامسة، التي تم تنقيحها وتحديثها على نطاق واسع، تطورات جديدة في التفاعل بين الفيزياء والطب الحيوي.

وتشمل التغطية الجديدة السيكلترون، والعلاج الدينامي الضوئي، والرؤية الملونة، والبلورات بالأشعة السينية، ومجهر الإلكترون، وغرسات القوقعة الصناعية، وتحفيز الدماغ العميق، والطب النانوي، وغير ذلك من المواضيع.

بإمكانك تحميل الكتاب باللغة الإنجليزية من هنا

• The Biomedical Engineering Handbook

اليوم تلعب هندسة المعدات الطبية دوراً حاسماً في تشخيص المرضى، والعناية بهم، وإعادة تأهيلهم. وعلى هذا النحو، يشمل هذا الميدان مجموعة واسعة من التخصصات، من البيولوجيا وعلم وظائف الأعضاء إلى المعلوماتية ومعالجة الإشارات. وبما يعكس النمو الهائل والتغيير الهائل الذي طرأ على هندسة المعدات الطبية أثناء البداية  المبكرة  لها في القرن الحادي والعشرين.

يقدم الجزء الأول، أساسيات الهندسة الطبية الحيوية، مسحاً موجزاً للمجالات الرئيسية التي تشكل الهندسة الطبية الحيوية الحديثة. وبالبدء بنظرة عامة على علم وظائف الأعضاء والنمذجة الفسيولوجية والمحاكاة والتحكم، يستكشف الكتاب الظواهر الكهربائية الحيوية، والأحياء الحيوية، والميكانيكا الحيوية، وإعادة التأهيل، وهندسة الأداء البشري، والقضايا الأخلاقية. ويتقاسم خبراء بارزون من مختلف أنحاء العالم خبراتهم مع العديد من الفصول الجديدة والمحدثة التي تمثل أحدث التكنولوجيات والممارسات. وهناك قسم جديد في الهندسة العصبية تتناوله هذه الطبعة. تشكل أساسيات الهندسة الطبية الحيوية مقدمة مثالية لأي شخص جديد في هذا المجال، ومرجعاً ملائماً للمحترفين المخضرمين، وكتاب تمهيدي قيم

بإمكانك تحميل الكتاب باللغة الإنجليزية من هنا

• Understanding the Human Machine

يطرح هذا الكتاب التمهيدي لطلاب المرحلة الجامعية سؤالاً: ما المقصود بالهندسة الحيوية؟ بعد تقديم إطار مرجعي وتحديد الأهداف (الفصل الأول)، يتم تقديم "علم وظائف الأعضاء" (الفصل الثاني) كمادة مصدرية تتبعها "إشارات" (الفصل الثالث) و"التقاط الإشارات" (الفصل الرابع). يتناول الفصل الخامس المضخم البيولوجي. قراءة الإشارة والحاجة إلى النماذج الرياضية هي موضوع الفصلين 6 و7 على التوالي.

• Biomaterials: The Intersection of Biology and Materials Science

هذا الكتاب مخصص للاستخدام في دورة تمهيدية حول المواد الحيوية، والتي يتم تدريسها بشكل أساسي في أقسام هندسة المعدات الطبية. ويغطي الكتاب فئات من المواد المستخدمة عادة في تطبيقات الطب الحيوي، يليها تغطية التوافق البيولوجي لتلك المواد مع البيئة البيولوجية. وأخيراً، يغطي هذا التطبيق بعض التطبيقات المتعمقة لمجالات حيوية. وهو يفعل كل هذا مع التأكيد الكلي على هندسة الأنسجة.

• Biomedical Signals, Imaging, and Informatics

يعتبر هذا الكتاب بالكتاب المقدس في  قسم هندسة المعدات الطبية، ويوضع دليل الهندسة الحيوية الطبية، الطبعة الرابعة، المعيار الذي تقاس عليه جميع المراجع الأخرى. وعلى هذا فقد خدم كمرجع رئيسي لكل من المحترفين المهرة والمبتدئين في هندسة المعدات الطبية. وتقدم إشارات الطب الحيوي والتصوير والمعلوماتية، وهو المجلد الثالث من الكتيب، مواد من علماء محترمين ذوي خلفيات متنوعة في معالجة الإشارات الحيوية، والتصوير الطبي، والتصوير بالأشعة تحت الحمراء، والمعلوماتية الطبية.

ويتم فحص أكثر من ثلاثين موضوعاً محدداً، بما في ذلك الحصول على إشارات الطب الحيوي، والرسوم البيانية الحرارية، وكاميرات الأشعة تحت الحمراء، والتصوير الإشعاعي للثدي، والتصوير المقطعي المحوسب، والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيترون، والتصوير بالرنين المغناطيسي، وأنظمة معلومات المستشفيات، وسجلات المرضى على الكمبيوتر. وتقدم هذه المواد بطريقة منهجية وتم استكمالها لتعكس أحدث التطبيقات ونتائج البحوث.

• Non-Invasive Instrumentation and Measurement in Medical Diagnosis

 إن محتويات هذا الكتاب مستمدة من خبرة البروفيسور روبرت ب. نورثروب في التدريس لأكثر من 35 عاماً في قسم هندسة المعدات الطبية بجامعة كونيتيكت. ويركز الكتاب على الأدوات والإجراءات المستخدمة في التشخيص والعلاج الطبي غير التوسعي، مع تسليط الضوء على السبب الذي يجعل العلاج غير الجراحي هو الإجراء المفضل، كلما أمكن، لتجنب المخاطر والمصروفات المرتبطة بفتح سطح الجسم جراحياً.

ويغطي هذا الإصدار الثاني أيضاً مجموعة واسعة من المواضيع بما في ذلك: قياس كثافة العظام بالأشعة السينية بواسطة طريقة DEXA؛ ومطيبات أنسجة التنظير التألقي؛ وقياس التداخل البصري للتشرد النانوي للأنسجة؛ والقياس بواسطة دوبلر الليزر؛ وقياس التأكسج؛ وتطبيقات التحليل الطيفي لرامان في الكشف عن السرطان، على سبيل المثال لا الحصر. هذا الكتاب مخصص للاستخدام في دورة دراسية تمهيدية حول المعدات الطبية غير الغازية والقياسات التي قام بها طلاب الصغار والكبار والخريجين في الهندسة الطبية الحيوية. كما سيكون كتاباً مرجعياً للطلاب الطبيين وغيرهم من المهنيين الصحيين الذين أثرتهم الموضوع. وسوف يجد الأطباء الممارسون والممرضون والفيزيائيون والفيزيائيون المهتمون بتعلم أحدث التقنيات في هذا المجال الحرج أيضاً هذا النص قيماً. أجهزة قياس وقياس غير الغازية في التشخيص الطبي، ينتهي الإصدار الثاني بفهرس موسع، ببليوغرافيا، بالإضافة إلى مسرد شامل للرجوع إليه وقراءته في المستقبل

• Biomedical Engineering Fundamentals

يتم فحص أكثر من ثلاثين موضوعاً محدداً، بما في ذلك الميكانيكا الحيوية القلبية، وميكانيكا الأوعية الدموية، وميكانيكا القوقعة الصناعية، وممرات المواد الحيوية القابلة للتحلل البيولوجي، والاستبدالات اللينة للأنسجة، والميكانيكا الحيوية الخلوية، والهندسة العصبية، والتحفيز الكهربائي للقلب المذلل، والأطراف الاصطناعية البصرية. وتقدم هذه المواد بطريقة منهجية وتم استكمالها لتعكس أحدث التطبيقات ونتائج البحوث.

بإمكانك تحميل الكتاب باللغة الإنجليزية من هنا

• Biomedical Engineering bridging medicine and technology

يستخدم الإصدار الثاني من كتاب البكالوريوس التمهيدي الشهير هذا أمثلة وتطبيقات وملفات تعريف لمهندسي الطب الحيوي لإظهار مدى ملاءمة الطلاب للنظرية وكيف يمكن استخدامها لحل مشاكل حقيقية في الطب البشري. يتم تضمين البيولوجيا الجزيئية الأساسية، وبيولوجيا الخلايا، والخلفية الفيزيولوجية البشرية لكي يفهم الطلاب السياق الذي يعمل فيه مهندسو الطب الحيوي.

وتبرز التحديثات التي تم إجراؤها على مدار السنوات الأخيرة أوجه التقدم المهمة، بما في ذلك خلايا IPS، وmicroRNA، والطب النانوي، وتكنولوجيا التصوير، وأجهزة الاستشعار الحيوية، وأنظمة توصيل الأدوية، مما يعطي الطلاب وصفاً عصرياً لمختلف المجالات الفرعية لهندسة الطب الحيوي. أكثر من مائتي تمرين نوعي وكمي، كثير منها جديد في هذا الإصدار، يساعد على تعزيز التعلم، في حين أن دليل الحلول، محمي بكلمة مرور للمعلمين، متوفر عبر الإنترنت. وأخيرا، يستطيع الطلاب أن يستمتعوا بمجموعة موسعة من الصفحات الشخصية الرائدة في مجال الهندسة الطبية الحيوية في الكتاب، فيعرض النطاق العريض من المسارات المهنية المفتوحة للطلاب الذين يجرون مهندسين الطب الحيوي على الاتصال بهم

اقرأ المزيد

 الإبر الجراحية

تتكون الإبرة من ثلاثة أجزاء:

1. رأس الإبرة 
2. جسم الإبرة 
3. نهاية الإبرة (عين الإبرة)

أجزاء الإبرة

خواص الإبر الجراحية:

•  حادة بما يكفي لاختراق الأنسجة بأقل مقاومة.
•   صلبة بما يكفي لمقاومة الانحناء ، لكنها مرنة بدرجة كافية للانحناء قبل الانكسار. 
•  معقمة ومقاومة للتآكل لمنع دخول الكائنات الدقيقة أو الأجسام الغريبة إلى الجرح.

خواص الإبرة المثالية:

1. مصنوعة من ستانلس ستيل عالي الجودة
2. نحيفة قدر الإمكان من دون إضعاف القوة
3. مستقرة في قبضة ماسك الإبرة
4. قادرة على حمل مواد الخياطة عبر الأنسجة مع أدنى حد من الصدمات
5.  حادة بما يكفي لاختراق الأنسجة بأقل مقاومة.
6. صلبة بما يكفي لمقاومة الانحناء ، لكنها مرنة بدرجة كافية للانحناء قبل الانكسار. 
7.  معقمة ومقاومة للتآكل لمنع دخول الكائنات الدقيقة أو الأجسام الغريبة إلى الجرح.

وتقسم الإبرة لنوعين من حيث نهاياتها:

1. نهاية ذات عين(تختلف أشكال العيون)
2. نهاية متصلة بخيط جراحي

تصنيف الإبر حسب شكل انحنائها:

• الشكل J
• 1/4 دائرة
• 3/8 دائرة
• 1/2 دائرة
• 5/8 دائرة
• مستقيمة

الشكل J

المستقيمة

أجزاء الدوائر

تصنف الإبر حسب شكل القطع:

هناك العديد من الأشكال الأخرى، وقد ذكرنا ثلاث أمثلة الأكثر شهرة

• الدائرية

تشكل رضاً أقل من الأشكال الأخرى، لكن تحتاج إلى قوة أكبر

• القاطعة (شكل مثلثي)

الرأس القاطع يتجه إلى الأعلى، قد يكون حاداً بشكل زائد لكنه أسهل في اختراق النسج

• القاطعة المعكوسة (شكل مثلثي معكوس)

الرأس القاطع يتجه للأسفل، و يعد الأكثر أماناً في النسج الرقيقة

الدائرية

القاطعة

القاطعة المعكوسة

اقرأ المزيد