الكاتب: Hasan Abdulrahman

ما هو التصوير بالرنين المغناطيسي؟

التصوير بالرنين المغناطيسي هو تقنية تصوير تنتج صورًا تشريحية تفصيلية ثلاثية الأبعاد. تستخدم هذه التقنية لتشخيص الأمراض والكشف عنها ومراقبة العلاج. ويعتمد هذا النوع من التصوير على تقنية متطورة تثير البروتونات (H⁺) الموجودة في جزيئات الماء ضمن الجسم ويكشف بعدها التغيير في اتجاه محور الدوران.

كيف تعمل تقنية التصوير بالرنين؟

يتكون معظم جسم الإنسان من جزيئات الماء، والتي تتكون من ذرات الهيدروجين والأكسجين. يوجد في مركز كل ذرة هيدروجين جسيم أصغر يسمى البروتون. تشبه البروتونات المغانط الصغيرة وهي حساسة جدًا للمجالات المغناطيسية. وعندما يستلقي المريض تحت مغناطيس الماسح الضوئي القوي، تصطف البروتونات في جسمه في نفس اتجاه الحقل. إن الأمر أشبه بالطريقة التي يمكن أن يسحب بها المغناطيس إبرة البوصلة.[1]

الشكل 1- الرق في اتجاه دوران على اليسار قبل إطلاق الحقل المغناطيسي، على اليمين بعد إطلاق الحقل

ثم يتم إرسال دفعات قصيرة من موجات الراديو إلى مناطق معينة من الجسم، مما يؤدي إلى إخراج البروتونات من الانتظام. وعند إيقاف تشغيل موجات الراديو، تعود وتنتظم البروتونات. وتلتقط أجهزة الاستقبال إشارات الراديو هذه.

الشكل 2 – آلية إثارة البروتونات

توفر هذه الإشارات معلومات حول الموقع الدقيق للبروتونات في الجسم. كما تساعد على التمييز بين أنواع الأنسجة المختلفة في الجسم، لأن كمية البروتونات (جزئيات الماء) تتباين بين نسيج لآخر. فمثلًا، الأنسجة الرخوة تحوي بروتونات أكثر من النسيج العظمي، لذلك تكون الأنسجة الرخوة واضحة بشكل أكبر من غيرها. بنفس الطريقة التي يمكن لملايين البيكسلات على شاشة الكمبيوتر أن تشكل صورًا معقدة. أي أن كل بروتون وكأنه يشكل بيسكل صورة واحد، فيتم دمج الإشارات من ملايين البروتونات في الجسم لتشكيل صورة مفصلة لداخل الجسم.

ما هي استخدامات الرنين المغناطيسي؟

تعد أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي مناسبة لتصوير الأجزاء غير العظمية أو الأنسجة الرخوة في الجسم. وهي تختلف عن التصوير المقطعي (CT)، حيث أنها لا تستخدم الأشعة المؤينة كالأشعة السينية. يمكن رؤية الدماغ والنخاع الشوكي والأعصاب، وكذلك العضلات والأربطة والأوتار بشكل أكثر وضوحًا باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي مقارنة بالأشعة السينية العادية أو التصوير المقطعي المحوسب. ولهذا السبب غالبًا ما يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي لتصوير إصابات الركبة والكتف التي تكون فيها الأربطة أكثر تضررًا. في الدماغ، يمكن أن يساعد التصوير بالرنين المغناطيسي في التفرقة بين المادة البيضاء والمادة الرمادية. ويمكن استخدامه أيضًا لتشخيص تمدد الأوعية الدموية والأورام. ونظرًا لأن التصوير بالرنين المغناطيسي لا يستخدم الأشعة السينية أو غيرها من الإشعاعات، فهي طريقة التصوير المفضلة عندما يكون التصوير المتكرر مطلوبًا للتشخيص أو العلاج.

استخدامات التصوير بالرنين المغناطيسي

يمكن أن يساعد التصوير بالرنين بالعديد من الأمور[2]، أهمها:

• تشخيص تلف الأوعية الدموية مثل انتفاخ أو ضعف في الأوعية الدموية في الدماغ.
• التعرف على الإصابات الدماغية.
• تشخيص إصابات الحبل الشوكي.
• التعرف على السكتات الدماغية.
• الكشف عن إصابات العين والأذن الداخلية.
• تشخيص إصابات الكبد، والكلى، والرحم عند النساء، والبروستاتا عند الرجال.

هل استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي خطير على الصحة؟

على الرغم من أن تصوير الرنين لا ينبعث منه الإشعاع المؤين الموجود في الأشعة السينية والتصوير المقطعي المحوسب، إلا أنه يستخدم مجالًا مغناطيسيًا قويًا. ويمتد المجال المغناطيسي إلى ما بعد الجهاز أو غرفة التصوير ويطبق قوى عالية على أشياء تحتوي على الحديد وبعض الفولاذ والأشياء الأخرى القابلة للمغنطة. وهو قوي بما يكفي لقذف كرسي متحرك عبر الغرفة. [3]

الشكل 3- أحدى كراسي المرضى تم سحبها من قبل الجهاز

يوجد بعض الحالات التي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار قبل إجراء فحص الرنين:

• الأشخاص الذين لديهم غرسات كالأطراف الصناعية والناظمات القلبية.
• حساسية الأذن من الضوضاء العالية التي يشار إليها عادةً باسم النقر والصفير. بالإضافة إلى شدة الصوت التي تصل إلى 120 ديسيبل في بعض أجهزة التصوير بالرنين، قد تتطلب حماية خاصة للأذن.
• تحفيز العصب، إذ ينتج إحساس بالارتعاش أحيانًا من الحقول المتغيرة بسرعة في التصوير بالرنين المغناطيسي.
• رهاب الأماكن المغلفة، فقد تجد التجربة غير مريحة إذا كنت تعاني من رهاب الأماكن المغلقة.

الشكل 4- نلاحظ الحجرة المغلقة التي يجب على المريض دخولها

المصادر:

[1]- Nibib
[2]- Webmed
[3]- Nibib

خلال السنوات القليلة الماضية أصبح العمل والبحث في إمكانية بناء دماغ بشري اصطناعي أكثر جديًة من ذي قبل. حيث أن التطور التكنولوجي خصوصًا في مجال هندسة النسج قد فتح الباب لعدة تساؤلات عن إمكانية بناء دماغ بشري اصطناعي. وتعد هذه الفكرة من أهم الأفكار المطروحة حاليًا لأنه كلما فهمنا الدماغ البشري أكثر كلما استطعنا كشف ومعرفة أسباب العديد من الأمراض، وازدادت قدرتنا على بناء معالجات وحواسيب أفضل من قبل.

هل يمكن بناء الوعي ضمن الدماغ المخبري؟

نعلم أن الخلايا الجذعية يمكن أن تنقسم و تتمايز إلى نوع معين من الخلايا المختصة كالخلايا العضلية، أو العصبية أو الدموية. درس العلماء إمكانية تشكيل الدماغ نسيجيًا عن طريق تحفيز هذه الخلايا الجذعية لتعطينا خلايا عصبية وخلايا دبقة المُكونة للقسم الأكبر من الدماغ.[1]

في أحد التجارب المخبرية لوحظ أنه وبعد مدة زمنية معينة من زراعة الخلايا، قامت هذه الخلايا بالاستجابة لمصدر الضوء الموجود. كما شكلت حساسات ضوئية (عيون بدائية) مرتبطة مع مركز الخلايا عن طريق عدد من الأعصاب. وبعد فحص هذه الخلايا تم كشف نشاط كهربائي مشابه إلى حد ما للنشاط الموجود عند الأطفال الخدّج. الأمر الذي دفع العلماء لطرح تساؤل جديد حول إمكانية تطوير درجة معينة من الوعي ضمن هذه الخلايا المخبرية.

في مطلع عام 2021 أعلن فريق من «جامعة ييل- Yale University» عن نجاح عملية إعادة إحياء جزئية لدماغ خنزير نافق. حدث ذلك قبل ساعات من إجراء العملية من خلال إزالة الدماغ ووضعه في محلول كيميائي خاص. وقد لوحظ أن الدماغ استعاد قدرة خلاياه على التحفيز والنقل الكهربائي. [2]

حالة الوعي لدى الدماغ الاصطناعي

يعرّف العلماء والباحثون الوعي بعدة طرق ولكن حتى الآن لم يتم الوصول إلى تعريف كافي لفهم آلية تشكله ضمن الدماغ. وبالتالي لا يمكن الحكم بشان حالة الدماغ المزروع، وهل تعد ذات درجة معينة من الوعي أو لا.

بمناقشة النتائج المخبرية المذكورة سابقًا، نرى أن الدماغ المخبري قد أعطى إشارات كهربائية مشابهة إلى حد ما للنشاط الموجود عند الأطفال الخدّج. ولكن لم نستطع تجربة ردة فعل هذه الخلايا تجاه المؤثرات المختلفة. يمكن تشبيه الحالة هذه بطبيب يقوم بتجريب عدة مؤثرات على مريضه حتى يحلل استجابة نظامه العصبي. ناهيك عن أن الدماغ الواعي يعطي إشارات معقدة جدًا مقارنة بالإشارات المقتبسة من هذه الخلايا. [1]

يمكن تحديد الوعي بشكل تشريحي باعتباره عدد التلافيف الدماغية والتوصيلات العصبية داخل الدماغ. لذلك كلما زادت هذه التوصيلات زادت درجة الوعي لدى هذا الدماغ. وانطلاقًا من هذا المبدأ، يمكن القول بأن أدمغة الخنازير تعد بيئة أكثر استقرارًا لدراسة الوعي. حيث تحوي أدمغتها توصيلات عصبية كثيرة ناتجة عن التجارب والذكريات التي عاشها أو مر فيها هذا الحيوان.

الدماغ والكهرباء

يمكن تشبيه الخلية العصبية بالدارة الكهربائية البسيطة، حيث يمثل هيكل الخلية المقاومة وجسم الخلية البطارية. لذلك نجد فرق جهد على طرفي الخلية العصبية، وهو الأمر الذي بدوره يولد تيار وحقل كهربائي.

ولكن على عكس الدارة الكهربائية المصنوعة من المعادن، فالخلايا العصبية نسيج بيولوجي تعتمد على الأيونات السالبة والموجبة. وتستخدم الدارة الكهربائية الإلكترونات لتشكل التيار الكهربائي، بينما في الخلية العصبية نرى ثلاث مصادر للأيونات وهي الصوديوم Na⁺، والبوتاسيوم K⁺ والكلور Cl ^–. وهذا يشبه أن يكون لدينا عدة طرق لنقل الكهرباء من وإلى الخلية العصبية. وبما أن الدماغ يحوي ملايين الخلايا العصبية، لذا يمكن تشبيهه بمعالج الحاسوب. إذ يحتوي معالج الحاسوب على ملايين الترانزستورات. لذلك وفي ظل صعوبة التجريب المخبري على الأنسجة، بدأ التوجه لمحاكاة عمل الدماغ بشكل إلكتروني ضمن الحواسيب. وتم تطوير حواسيب تحاكي الدماغ بشكل جزئي، مما فتح الباب للعديد من التطبيقات التي استوحت من هذه التجربة الكثير من المعلومات. كان آخر تلك التطبيقات رقاقة إيلون ماسك نيورالينك للتحكم بعض وظائف الدماغ. [3]

ويعمل العلماء على تحديد نظريات الوعي التي قد تكون الممر لمعرفة السر وراء عمل الدماغ. حيث تشكل الدماغ إلى الآن حاجز ضبابي وموضع جدل واسع ومثار طرح علماء الفلسفة والأخلاق لعدة تساؤلات حول صحة امتلاك مخلوقات مخبريه نوع معين من الوعي.

المصادر:

[1]- Nature
[2]- Smithonian Mag
[3]- Youtube

التصوير «بالأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds» هو تقنية تصوير طبي تعتمد على الأمواج ذات التردد العالي والتي لا يمكن لأذن الإنسان سماعها. وينتج عنها صورة دقيقية للجسم الداخلي وتظهر تفاصيل الأنسجة بشكل دقيق. ويعد استخدام التصوير «بالأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds» الخطوة الأولى في طريق تشخيص الحالة المرضية.

كيف تعمل تقنية التصوير «بالأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds» ؟

تصدر الأمواج فوق الصوتية عن طريق محوّل يعرف باسم «المسبار – Probe». يحتوي المسبار على مصفوفة من الكريستالات البيزوإلكتورنية والتي تقوم بتحويل الجهد إلى أمواج فوق صوتية، والعكس صحيح. يرسل المسبار الأمواج ويستقبل ما ينعكس منها.
الكريستالات البيزوإلكترونية هي عبارة عن كريستالات تستقبل الجهد على طرفيها وتهتز لتولد أمواج فوق صوتية، وفي حال اهتزازها عند عدم وجود جهد على طرفيها تنعكس العملية ويولد الاهتزاز جهد كهربائي.
تعبر الأمواج فوق الصوتية نسيج الجسم، وتستمر في اختراقه حتى تصل إلى الحواجز الفاصلة بين النسيج، مثل الفواصل بين السوائل والنسيج الرخو أو النسيج الرخو والعظام.
عند وصول الأمواج إلى هذه الفواصل فإن جزء منها ينعكس ويرتد. بينما تستمر الأمواج الأخرى بعبور النسيج حتى تصطدم بحاجز آخر تنعكس عنه. باختلاف السرعة والاتجاه والمسافة التي تنتقل بها الأمواج الصوتية بعد ارتدادها، يستطيع الحاسوب ترجمتها إلى صورة ثنائية الأبعاد.
تعتمد شدة وشكل الموجات المنعكسة على قدرة الامتصاص الخاصة بالنسيج، فمثلًا عند مرور الأمواج عبر منطقة مملوءة بالسوائل فلا تنعكس إلا أمواج قليلة وباهتة. بينما تنعكس الأمواج عن الأنسجة الأكثر صلابة كالأورام بقوة ووضوح أكبر بسبب عدم قدرة النسيج على امتصاصها.
يستقبل المسبار الاهتزازات، وتقوم الكريستالات البيزوالكترونية بتحويلها إلى جهود كهربائية والتي يحولها الحاسوب بدوره إلى صورة.[1]

كيف يترجم الحاسوب الجهد الكهربي إلى صورة؟

تتعلق قيمة الجهد المتولد تتعلق بشدة الموجة المنعكسة، وبالتالي تتعلق بنوع النسيج الذي ارتدت عنه الأمواج. لذا، ينتج الجهد المنخفض عن اهتزازات ضعيفة ويظهر باللون الأسود. بينما ينتج الجهد المرتفع عن الاهتزازات القوية ويظهر باللون الأبيض. وتتدرج الألوان من الأسود إلى الأبيض بحسب زيادة أو نقصان شدة الموجة.

ما هي تطبيقات التقنية؟

تتنوع استخدامات التصوير بالموجات فوق الصوتية ما بين التشخيص والعلاج ولكن الأكثر شيوعًا واستخدامًا هي وسائل التشخيص والكشف. في التشخيص، تستخدم هذه التقنية عادة لتصوير الأجنة في الرحم لمراقبة النمو والكشف عن الحالة الصحية بشكل دوري، كما تستخدم لفحص بعض مناطق الألم أو الأورام في جوف البطن.
تساعد هذه التقنية على كشف مكان الكتل وأيضًا تساعد في التمييز بين الكيس والورم، حيث أن الكيس عبارة عن انتفاخ ينتج عن تجمع السوائل بينما الورم هو منطقة معقدة من الأنسجة والخلايا الحية التي تنقسم بشكل غير طبيعي.
في العلاج، تستخدم التقنية في التحقق من وجود حصى بالكلى أو المرارة وتفتيتها وهذه تعد إحدى الاستخدامات العلاجية للأمواج فوق الصوتية. كما تستخدم في العلاج الطبيعي – الفيزيائي، للعضلات والأربطة وحتى المفاصل. [2]

هل تعد تقنية التصوير بالأمواج فوق الصوتية آمنة؟

تعتبر هذه التقنية من التقنيات الآمنة. إذ لا تنتج تقنية التصوير بالموجات فوق الصوتية إشعاعات مؤينة مثل الأشعة السينية. ومع ذلك، لوحظ أن حالات فرط الاستخدام قادرة على إحداث بعض التغيرات البيولوجية في الجسم ناتجة عن تسخين الجلد، الأمر الذي قد يؤدي إلى تشكل فقاعات تحوي على سوائل أو غازات. لذلك توصي « إدارة الغذاء والدواء الأميركية –FDA » بعدم الاستخدم إلا عند الحاجة الطبية.[3]

المراجع:
[1]- Radiology
[2]- Nibib
[3]- FDA

تعريف التصوير الطبي

التصوير الطبي هو مجموعة من التقنيات التي تستخدم لعرض جسم الإنسان الداخلي من أجل تشخيص الحالات الطبية أو مراقبتها أو علاجها. كما أنها تعد من أهم المجالات العملية ضمن الهندسة الطبية.

للتصوير الطبي عدد كبير من الأنواع ، يتحدد كل نوع بحسب الطريقة المعتمدة في التصوير وأيضًا بحسب الغرض من التصوير. تعطي كل طريقة نوع معين من المعلومات الطبية حول المنطقة المدروسة. [1]

أهم أنواع طرق التصوير الطبي هي:

• «الأشعة السينية – X-ray».
• «الطبقي المحوري -CT».
• «الرنين المغناطيسي – MRI».
• «الأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds».
• «التصوير النووي الطبي – Medical Nuclear Imaging ».

الأشعة السينية – X-ray

تعد من أولى طرق التصوير الطبي وتستخدم لتصوير العظام بشكل أساسي، وتعطي صورة ثنائية البعد. تطورت الآشعة السينية مع مرور الزمن للحصول على وظائف أكثر مثل الوظائف العلاجية والتشخيصية.[2]

أنواع التصوير بالأشعة السينية:

الفلورسكوبي – Fluoroscopy

يستخدم حزمة مستمرة من الأشعة السينية لمراقبة المريض أثناء إجراء بعض العمليات مثل زراعة الدعامات أو الناظمات القلبية. ولكنها قد تسبب زيادة لجرعة الأشعة التي يتلقاها المريض، مما قد يسبب ضرر للمريض على المدى الطويل.

الماموغرافي – Mammography

يستخدم لتشخيص سرطان الثدي وذلك عن طريق تعريض الثدي لحزمة أشعة مركزة في منطقة معينة وضعيفة الشدة بنفس الوقت.

التصوير البانورامي – Panoramic X-ray

تستخدم لتوليد صورة بانورامية للفكين العلوي والسفلي مما يساعد على دراسة وضع الأسنان التشريحي .[2]

الطبقي المحوري -CT

تستخدم هذه الطريقة الأشعة السينية ولكن يتحرك المنبع بشكل دائري حول المريض وعلى طول المنطقة المدروسة. وبذلك نحصل على صورة ثلاثية الأبعاد. ويستخدم الطبقي المحوري لدراسة الدماغ والأورام السرطانية وحتى حالات الكورونا.

الرنين المغناطيسي – MRI

تعتمد هذه الطريقة على استخدام حقل مغناطيسي عالي الشدة لإعطاء صور ثلاثية الأبعاد للجسم. بخلاف الطبقي المحوري، تظهر صور الرنين المغناطيسي تفاصيل النسيج بشكل دقيق جدًا، مما يسمح بدراسته بشكل موسًع. وبالتالي يعطي الرنين المغناطيسي دقة أكبر في تشخيص حالات السرطان في بداياتها قبل أن تصبح خطيرة. كما يسمح برؤية دقيقة للأوعية الدموية وحتى المحيط الداخلي للعين والأذن الداخلية.[3]

الأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds

تستخدم هذه التقنية الأمواج الصوتية ذات الترددات العالية من رتبة الميغاهيرتز، حيث تقوم كريستالات خاصة بإصدار هذه الأمواج وبعدها تستقبل الأمواج المنعكسة عن الأنسجة الداخلية للجسم، وتقوم بتشكيل الصورة بناءًا عليها.

وتستخدم الأمواج فوق الصوتية من أجل عدة مهام ومنها [4]:

• تصوير البطن والكبد والكلى.
• تصوير فوري وآني للأجنة عند الحوامل.
• قياس هشاشة العظام.
• تصوير أنسجة الصدر.
• مراقبة آنية لضربات قلب الجنين.
• قياس تدفق الدم.
• تصوير ومراقبة القلب.

التصوير النووي الطبي – Medical Nuclear Imaging

يستعمل التصوير النووي الطبي في الأغراض التشخيصية والعلاجية، وتستخدم هذه التقنية الخصائص النووية للمواد المشعة في توليد الصور. تقدم الصور النووية معلومات مهمة حول حالات الأورام السرطانية وفي مجال علم الأعصاب، وتعطي معلومات حول أي نشاط نسيجي غير طبيعي متعلق بمرض معين.[5]

وتستخدم كاميرات غاما وتقنيات «التصوير المقطعي بالإصدار البوزتروني -PET» و«التصوير المقطعي وحيد الفوتون -SPECT».

المصادر

[1]-ScienceDirect
[2]-MedlinePlus
[3]-NIBIB
[4]-FDA
[5]-ClevelandClinic

تعريف الطباعة الحيوية

هي تقنية تشبه تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التقليدية ولكن باستخدام مواد حيوية خاصة بدلًا من  المواد البلاستيكية أو المعدنية. تقوم الطابعة الحيوية بإنشاء هيكل ثلاثي الأبعاد أولي من المواد الحيوية بشكل يشبه النسيج. وبعد انتهاء الطباعة، يخضع لعدة عمليات معالجة قبل الحصول على النسيج النهائي. كما تستخدم التقنية في الصناعات الدوائية. وتصل دقة الطباعة إلى حوالي 97%. [1]

كيف تعمل الطابعة الحيوية؟

تتألف العملية من ثلاث خطوات.

• الخطوة الأولى «ما قبل الطباعة – PreBioprinting»

أول خطوة في عملية الطباعة هي تشكيل نموذج ثلاثي الأبعاد للعضو أو النسيج المراد طباعته على برامج التصميم الحاسوبية. كما يتم تحديد المواد اللازمة لهذه العملية، فمثلًا تختلف المواد المستخدمة في إنتاج الصمام القلبي عن المواد المستخدمة في إنتاج النسيج العظمي. كما يمكن أخذ خزعة من جسم المريض من أجل إنتاج عضو يتوافق حيويًا مع جسمه. بالنسبة للصور ثلاثية الأبعاد، يتم أخذها أولًا باستخدام أجهزة التصوير الطبي «الطبقي المحوري – CT» أو «الرنين المغناطيسي – MRI» وبعدها تتم معالجة الشكل وتعديله باستخدام برامج خاصة.[2]

• الخطوة الثانية «الطباعة الحيوية – Bioprinting»

وهذه الخطوة التي تتم فيها الطباعة الفعلية، حيث يوضع الحبر الحيوي والمواد الخاصة ضمن الطابعة. المادة هي عبارة عن خليط من الخلايا الجذعية والحبر الحيوي. وعندما تبدأ الطابعة بالعمل، تقوم بترسيب المواد بشكل تراكمي على السقالة وتتابع العمل وفق النموذج الرقمي حتى الوصول للشكل النهائي.[2]

• الخطوة الثالثة «ما بعد الطباعة – PostBioprinting»

وتعد أهم خطوة في سير العملية، لأنها تؤمن الاستقرار الحيوي والميكانيكي للهيكل الذي تمت طباعته. للحفاظ على النسيج وعلى وظيفته الحيوية والبيولوجية، يجب أن يتحقق شرط التحفيز الكيميائي والفيزيائي. يؤمن هذا التحفيز الإشارات اللازمة للخلية لكي تتكاثر وتستشعر حدود السقالة فتنمو ضمنها.[2]

أنواع الطباعة الحيوية

• الطباعة المعتمدة على التدفق

هي الطريقة الأكثر شيوعًا للطباعة ثلاثية الأبعاد للعناصر البيولوجية. تعتمد هذه الطريقة على توزيع المواد بشكل تدفقي ومنفصل زمنياً، بحيث يتم تعديل درجة حرارة الوسط قبل إضافة كل طبقة. وتستخدم بشكل كبير في الصناعات الدوائية والأبحاث العلمية.[]

• الطباعة التي تعتمد على الحقن

تعتمد هذه الطريقة على مرحلتين، المرحلة الأولى هي تشكيل هيكل من المواد المغذية فقط ضمن السقالة، المرحلة الثانية فيتم فيها حقن الخلية مع الحبر الحيوي ضمن مفاصل معينة في الهيكل حيث سيبدأ نموها منها. تستخدم هذه الطريقة في إنتاج الجلد الصناعي وعمليات الطباعة التي تتطلب دقة عالية جدًا.

• الطباعة الحيوية باستخدام الليزر

تعتمد هذه الطريقة على ترسيب المواد الحيوية على السقالة بشكل حراري بعد امتصاص طاقة الليزر من قبل الحبر الحيوي ليترسب على سطح السقالة. وتستخدم هذه الطريقة في معالجة الأحماض النووية للخلايا، وأيضا طباعة بطانة الشريان الرئوي، ويمكن استخدامها في عمليات إنتاج خلايا سرطانية لأهداف بحثية.

المصادر

1. UBMbiomedicals
2. NCBI
3. MicroBenotes

ما هي هندسة النسيج الحيوي؟

تعد هندسة النسيج الحيوي أحد أهم فروع الهندسة الطبية. تستخدم هندسة النسيج الحيوي مجموعة طرق من العلوم الهندسية والخلايا الحية بالإضافة إلى علم المواد الحيوية وعلوم الكيمياء بهدف إنتاج أنسجة جديدة مشابهة للأنسجة التالفة لاستبدالها.

تعد قدرة الجسم على تجديد الأنسجة التالفة ضعيفة، ومن الممكن أن يحدث تلف أو فقدان أنسجة بسبب الأمراض أو الحوادث. في حال لم يتم إصلاح أو إزالة النسيج المتضرر، قد يمتد التلف إلى أنسجة أخرى، مما يؤدي إلى تفاقم الحالة. من هنا، جاءت أهمية هندسة النسيج الحيوي والتي تقوم على استخدام المواد الحيوية والخلايا الحية لإنتاج أنسجة وظيفية جديدة لإصلاح أو استبدال الأعضاء البشرية التالفة.

ما هو الهدف من الهندسة النسيجية الحيوية؟

تستخدم هندسة النسيج الحيوي بشكل رئيسي لإنتاج وتطوير نسج جديدة تستخدم لإصلاح أو استبدال النسج التالفة مثل أنسجة الغضاريف، وأنسجة القلب مثل الصمامات القلبية، وأنسجة البنكرياس المنتجة للأنسولين، والأنسجة الوعائية مثل الأوعية الدموية. وتستخدم أيضا لأغراض بحثية، يمكن الاستفادة منها لدراسة سلوك خلايا معينة. كما يمكن استخدامها لخلق بيئة نسيجية محاكية للجسم البشري لاختبار تأثير الأدوية عليها.

كيف تعمل هندسة النسيج الحيوي؟

الهدف من عملية هندسة النسج هو إنتاج نسيج ثلاثي الأبعاد. من أجل ذلك يتم أولًا زرع الخلايا والجزيئات الحيوية على هياكل تدعى بالسقالات.

 السقالات هي عبارة عن هياكل أو قوالب تشبه شكل النسيج الذي نريد إنتاجه، وهي نوعان, النوع الأول هو سقالات حيوية مصنوعة من جزء حقيقي من الجسم لكنه معالج كيميائيًا. والنوع الثاني صناعية وتكون مصنوعة من مواد خاصة متوافقة حيويًا ولا تسبب رفض مناعي كبير داخل الجسم الحي.

ينمو النسيج ضمن هذه السقالات وفي ظروف ملائمة، بحيث يأخذ نفس شكلها عند انتهاء النمو وبالتالي نحصل على النسيج المطلوب.[1]

ما هو نوع الخلايا المستخدم في هندسة النسيج الحيوي؟ وما هي الجزيئات الحيوية؟

تستخدم الخلايا الجذعية، وهي خلايا غير متمايزة، يمكنها التكاثر والتمايز إلى أي نوع من الخلايا كالخلايا العضلية أو العصبية، كما أن لها القدرة على التكاثر والتجدد باستمرار. لهذه الخلايا نوعان:

• الخلايا الجذعية الجنينية: وتوجد في بطانة المشيمة للجنين، وتتصف بالقدرة العالية على التكاثر والتمايز إلى أي نوع من الخلايا عدا خلايا المشيمة والأغشية المحيطة بالجنين.
• الخلايا الجذعية الناضجة: وتوجد في عدة مناطق من جسم الإنسان، وظيفتها تعويض الخلايا التالفة بشكل طبيعي بعد انتهاء العمر المحدد لها.[1]

بعد معالجة الخلايا وزرعها ضمن السقالات، يجب إضافة مواد خاصة لتحفيز الخلية على أداء وظائفها بشكل طبيعي كالانقسام وأخذ الأغذية من الوسط المغذي الخاص. وتسمى هذه المواد المضافة بالجزئيات الحيوية أو الحبر الحيوي.[3]

ما هي أهم تطبيقات هندسة النسج الحيوية؟

قام باحثون في «المعهد الوطني للهندسة الطبية والحيوية – NIBIB» بالعديد من التجارب والأبحاث ضمن هذا المجال، وأهمها:

• التحكم في الخلايا الجذعية من خلال البيئة المحيطة:

تم في هذه التجربة وضع الخلايا الجذعية ضمن بيئات فراغية مختلفة، وقد تبين اختلاف نوع الخلايا التي تحولت لها الخلايا الجذعية باختلاف المكان الذي وضعت فيه. أي أنه تم اكتشاف طريقة ميكانيكية-حيوية لتحديد تمايز الخلايا.

• زراعة كبد إنسان في أجسام الفئران:

قام باحثون بتطوير أنسجة كبد بشرية يمكن زراعتها في أجسام الفئران، بحيث يحافظ فأر التجارب على كبده الطبيعي. وبما أن الكبد الجديد يستطيع استقلاب الأدوية بشكل مماثل لكبد الإنسان، يمكن الاستفادة منه لاختبار الأدوية وكيفية استقلابها على الكبد البشري المزروع قبل توجيهها للبشر.

• صناعة وسط خاص للإبقاء على النسيج أثناء تطويره:

وجد الباحثون أن النسيج في أطواره الأولى لا يستطيع أخذ الغذاء من الشعيرات الدموية بسبب قلة سماكة وبالتالي يتلف النسيج بسبب انعدام التغذية، لذلك يجب أن يوضع النسيج في مراحله الأولى ضمن مادة هلامية مغذيّة طول فترة النمو في المختبر، وهذه المادة تختلف باختلاف نوع النسيج الذي نريد تطويره.[2]

المصادر:

[1]-Very Well Health
[2]-National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering
[3]-Massachusetts Institute of Technolog

ما هي الهندسة الطبية؟

هي تطبيق مبادئ حل المشاكل والتقنيات الهندسية ضمن المجال الطبي بشكل عام وعلى جسم الإنسان بشكل خاص. وقد برزت  بشكل أكبر بعد ظهور الحاجة إلى زرع أجهزة إلكترونية في الجسم مثل  «الناظمات القلبية – Pacemakers» وزراعة «الأطراف الصناعية – Artificial Limbs ». واستمرت الهندسة الطبية في التطور حتى ضمت عدة مجالات إضافية مثل هندسة النسج والطباعة ثلاثية الأبعاد للأعضاء البديلة.[1]

كيف تختلف الهندسة الطبية عن غيرها من الاختصاصات الهندسية؟

الاختلاف الأساسي هو أن الهندسة الطبية تستهدف صحة الإنسان بشكل مباشر. يدمج هذا الاختصاص المعارف المختلفة من الهندسة الميكانيكية، والإلكترونية، والكهربائية، وعلوم الحاسوب، وعلم الأحياء والطب ليكوّن علم قائم بحد ذاته يخدم المجال الطبي ويمنحه حلول إضافية وفعّالة.

ما هو عمل المهندسين الطبيين؟

ينقسم عمل المهندسين الطبيين إلى أكثر من مجال وتخصص، من أهمها:

1. تصميم وتطوير الأجهزة البديلة مثل الناظمات القلبية، والكلى الصناعية، والقلب الصناعي، والأطراف الصناعية، والأوعية الدموية الصناعية وغيرها الكثير.
2. برمجة أجهزة مراقبة المرضى في المستشفيات و تطويرها.
3. برمجة وتطوير أنظمة التصوير الطبي «الطبقي المحوري – CT»، و«التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني – PET »، و«الرنين المغناطيسي – MRI» والتصوير بالأمواج فوق الصوتية.
4. إجراء الأبحاث العلمية والتطويرية في مجال المواد الطبية الحيوية ومحاولة اكتشاف خلطات جديدة.
5. إجراء الأبحاث العلمية في مجال الميكانيكا الحيوية.
6. صيانة الأجهزة الطبية، ويعد مجالًا واسعًا بسبب التنوع الكبير في الأجهزة الطبية وخصوصية كل جهاز، فقد نجد اختصاصات مختلفة ضمن مجال الصيانة. [2]

ما هي المؤهلات اللازمة لدراسة هذا المجال؟

يجب أن يكون الشخص الراغب بدراسة هذا المجال ملمًّأ بمبادئ الفيزياء، والكيمياء، وعلوم الأحياء، والميكانيكا، والرياضيات والتشريح. ومن الممكن أن يعمل ضمن هذا المجال المهندسين الحاصلين على شهادات أخرى مثل الهندسة الكهربائية بعد أن يخضعوا لدورة تدريبية تعزز الجانب الطبي لهم بالإضافة إلى خبرتهم الأساسية بالجانب التقني والإلكتروني.[3]

ما هي تصنيفات الأجهزة التي يتعامل معها المهندس الطبي؟

تتصف الأجهزة الطبية بالتنوع الكبير، ولكن يمكن تصنيفها ضمن مجموعات كما يلي:

• الأجهزة التعويضية الجزئية أو الكلية، وتتمثل في الأطراف الصناعية، سواء للقدمين أو لليدين، أو أجهزة تصحيح التشوهات الخلقية للأطراف.

• التجهيزات الخاصة بالمستشفيات والمراكز العلاجية: وتتمثل في الأسرّة، وتجهيزات الغرف بأنواعها وأيضًا تمديدات شبكة الغازات الخاصة بالمستشفى.
• أجهزة التشخيص والمراقبة: وأمثلة على هذا النوع: السماعة الطبية، وعتاد إضاءة غرف العمليات، وجهاز قياس ضغط الدم وضغط قاع العين وضغط التنفس، ومقاييس نسب السكر في الدم.

• أجهزة التصوير: مثل التصوير المقطعي، والمسحي والإلكتروني، وأجهزة رسم تخطيط القلب وأجهزة رسم تخطيط الدماغ.

•  المجاهر: وتُعد من أبرز أجهزة الهندسة الطبية الحيوية المُستخدمة في المخابر ومراكز الأبحاث، وهناك الكثير من الأنواع، ومنها: المجاهر الضوئية، والإلكترونية، وأجهزة التحليل الطيفي.[3]

المصادر

[1]-Michigan Tech
[2]-Marquette University
[3]-Drexel University

تطورت العديد من مجالات الحياة بعد دخول الواقع الافتراضي عليها، وكان لمجال التسويق والتجارة حصته من هذا التطور، مما وضعه في مستوى مختلف تمامًا في ظل التطلعات والعمل القائم على استخدام الواقع الافتراضي في التسويق .

إيجابيات لاستخدام الواقع الافتراضي في التسويق

1. إثارة إعجاب العملاء. إذ تعد تقنية الواقع الافتراضي تقنية جذابة بسبب المؤثرات البصرية والصوتية التي يمكن للمستخدم تجربتها، لذلك فهي تخلق انطباعًا جيدًا بكل تأكيد. الأمر الذي قد يشجع العملاء على الاطلاع على المنتجات وبنفس الوقت تجربة هذه التقنية.
2. تسهيل التفاعل بين العميل والمنتج. إذ يوفر تطبيق الواقع الافتراضي للمستخدم تجربة المنتج، أي يمكن له استكشافه وتجربته افتراضيًا قبل شرائه مما يخلق ثقة أكبر لدى المشتري.
3. تسهيل الحملات التسويقية. فالحملات التسويقية الافتراضية لا تحتاج إلا لنظارات الواقع الافتراضي والتطبيق الخاص بالحملة.وبذلك يمكن أن تتم الحملة عن بُعد. أي يمكن لعدد أكبر من المشاركين مشاهدة الحملة، وبالتالي تتسع المناطق التي تستهدفها الحملة التسويقية وتقل التكاليف المادية على الشركة المسوِّقة.
4. تخفيف العبء على فريق المبيعات. إذ يُغني استخدام الواقع الافتراضي فريق المبيعات عن قطع مسافات طويلة لإيجاد زبائن قد يرغبون بشراء المنتجات. بدلًا من ذلك، يمكنهم إنشاء تجمّعات افتراضية يعرضون من خلالها المنتجات بحيث يمكن للناس الانضمام ورؤية المنتج. وفي حال الرغبة بالشراء، يمكنهم القيام بذلك مباشرة وبشكل إلكتروني. [1]

بعض صعوبات تطبيق الواقع الافتراضي في التسويق

خلق تجارب مشتركة. فما زالت أغلب التطبيقات الحالية للواقع الافتراضي التي تستخدم في صالات العرض تسمح لمستخدم واحد باستعمالها، بمعنى أنه لا يمكن لمستخدمين اثنين أن يستخدموها في آن واحد. لذلك، قد تتطلب تجربة المنتج من قبل جميع الزوار وقتًا طويلًا. وقد يحتاج تجهيز المعارض الافتراضية تكاليف عالية فلا تستطيع الشركات الناشئة والصغيرة توفيرها.

كيف يستخدم الواقع الافتراضي في التسويق؟

يمكن تصميم غرف للعرض والمحاكاة، فهي الأكثر استخدامًا وانتشارًا. يمكن للمستخدمين الدخول إلى هذه الغرف لرؤية المنتجات والعناصر قبل شرائها. ويمكنهم التفاعل معها بل وتعديلها، يمكن مثلًا تفحّص الأثاث وتعديله لمشاهدة مدى ملاءمته لمنزل العميل. كما يعد استخدام الواقع الافتراضي لتسويق منتج ما أداة رابحة، وذلك لأن الواقع الافتراضي يوفر رسوميات ثلاثية أبعاد ومؤثرات بصرية ونصوص جذابة، مما يزيد إعجاب العميل بالمنتج.

يستخدم الواقع الافتراضي في بيع العقارات

إذ تقوم بعض الشركات العقارية باستخدام تطبيقات خاصة تسمح للمستخدم بمعرفة المزيد من المعلومات التفصيلية عن العقار، مثل رؤية المنزل وموقعه وواجهته وتقسيمه داخليًا وغيرها من التفاصيل. «InmobiliAR» منصة مكسيكية تدمج تقنيتي الواقع الافتراضي والواقع المعزز، تتيح للمستخدمين البحث عن المنازل واستكشافها بطريقة عصرية وفعالة، يمكن زيارة الموقع من هنا. [2]

عقد المناسبات الافتراضية

إذ يمكن للشركة عقد الحدث التسويقي الخاص بها بشكل افتراضي. ويعد أحد الحلول التي لجأت إليها بعض الشركات أثناء جائحة كورونا أو عند ارتفاع عدد الإصابات في مكان إقامة الحدث لمواجهة الإغلاقات الحكومية. فينقعد الحدث افتراضيًا ويشترك فيه العملاء باستخدام النظارات الخاصة بالواقع الافتراضي، حيث يمكنهم التجول ضمن قاعة الحدث والتفاعل مع الآخرين عن طريق «الأفاتار-Avatar».

تعرف على بعض الشركات التي تقدم خدمات التسويق باستخدام تقنيات الواقع الافتراضي

• تسويق السيارات: قامت شركة «أستون مارتن-Aston Martin» مؤخرًا بتسويق أحد سياراتها الحديثة باستخدام تقنيات الواقع الافتراضي. إذ تتيح هذه التجربة رؤية السيارة من الخارج وتفحّص أجزائها الداخلية بشكل مفصل ودقيق.

• في مجال البنوك: قام «بنك أمريكا-Bank Of America» بتطبيق فكرة البنك الافتراضي، وأتيحت لبعض المستخدمين والشركات. سمح التطبيق بزيارة البنك بشكل افتراضي وإجراء التعاملات المالية، بالإضافة إلى إمكانية عرض البيانات المالية لحساب شخص ما بشكل تفاعلي بالكامل.

• تسويق الطائرات: قامت شركة «إيمبرر-Embraer» للطيران في فترة الإغلاق الصحي الخاص بكورونا باستخدام الواقع الافتراضي للإعلان عن طراز جديد لطائراتها. وأتاحت التجربة للمستخدمين الدخول إلى الطائرة وتفحصها من الداخل، واستقبلت الشركة ملاحظات المستخدمين حول التجربة وقد لاقت نجاحا كبيرً.[3]

ما زال تطبيق الواقع الافتراضي في هذا المجال في بدايته ويخطو خطوات خجولة للأمام.ولكن من المتوقع مع الزمن أن يأخذ مركزًا مهمًا في تطور التسويق والتجارة.

المصادر

[1]-Program Ace
[2]-Mbryonic
[3]-TJIP