سیگنالهای مغناطیسی از قلب و مغز- مگنتوکاردیوگرام

0
6623

 مگنتوکاردیوگرام(نوار مغناطیسی قلب) و مگنتوانسفالوگرام (نوار مغناطیسی مغز)


یک جریان بار الکتریکی میدان مغناطیسی تولید میکند، و هنگام غیرقطبی شدن و دوباره قطبی شدن در قلب نیز میدان مغناطیسی ایجاد میشود. مگنتوکاردیوگرافی این میدانهای بسیار ضعیف اطراف قلب ر ااندازه میگیرد. ثبت میدان مغناطیسی قلب مگنتوکاردیوگرام (MCG) نام دارد.


میدان مغناطیسی اطراف قلب تقریباً ۱۱-۱۰*۵ تسلا (T) یا یک میلیونیم میدان مغناطیسی زمین است (یکای cgs برای میدان مغناطیسی گوس است؛ gauss 104=T1). برای اندازه گیری میدانهایی با این وسعت باید از آشکارسازهای بسیار حساس به میدان مغناطیسی (مگنتومتر) و اتاقهایی استفاده شود که از نظر مغناطیسی حفاظت شده باشد. یکی از انواع آشکارسازها که SQUID نام دارد (ابزار تداخلی کوانتومی ابر رسانا)، تقریباً در k5 عمل میکند و میتواند میدانهای مغناطیسی ثابت (dc) و یک میدانی متناوب به کوچکیT 14-10 را مشخص کند. SQUID به اندازهای حساس است که اگر کسی از ۴۰۰ متری یک آهن ربای نعلی شکل عبور کند، تغییر حاصل در میدان مغناطیسی را مشخص میکند.
شکل (۱) آرایش معمول برای گرفتن یک MCG را نشان میدهد. پروب آشکارساز مغناطیسی در دمای کم در یک دوار تقریباً با بدن بیمار در تماس است و با حرکت دادن دوار نقاط مختلف قفسه سینه را اندازه گیری میکند. برونده آشکارساز مغناطیسی محلی خارج از اتاق حفاظت شده ثبت میشود. زمان به دست آوردن هر MCG کمتر از یک دقیقه است.

با MCG بدون استفاده از الکترودهای مماس بر بدن اطلاعاتی در مورد قلب به دست میآید. از آنجا که ECG و MCG از حرکت بار الکتریکی یکسانی منتج میشود، طرحهای مشابهی دارد و میتوان آنها را با یکدیگر مقایسه کرد. در شکل (۲)، MCG و ECG مشاهده میشود که از نقاط گوناگون روی قفسه سینه یک فرد گرفته شده است. با بررسی موارد MCGها مشخص میشود. در میدان مغناطیسی بین محل H5 و H7 تفاوت چشمگیری وجود دارد که حاصل اختلاف حرکت جریان الکتریکی در قلب است.
با MCG داده هایی در اختیارمان قرار میگیرد که از ECG به دست نمیآید، زیرا MCG میدانهای مغناطیسی حاصل از جریانهای مستقیم را که در ماهیچه آسیبدیده و بافت عصبی به وجود میآید، اندازه میگیرد. اگر پیش از حمله قلبی آسیبی در قلب ایجاد شود، با استفاده از این دادهها میتوان آن را تشخیص داد. برای تعیین سودمندی MCG پژوهشهای بیشتری لازم است.
از مگنتومتر SQID برای ثبت میدان مغناطیسی اطراف مغز نیز استفاده میشود. ثبت این میدان مگنتوانسفالوگرام (MEG) نام دارد. میدان مغناطیسی مغز هنگام ریتم آلفا تقریباً T 13-10*1 است که یک بیلیونیم میدان مغناطیسی زمین است. MEG نیز مانند MCG میدانهای حاصل از جریانهای مستقیم را اندازه گیری میکند.
به دست آوردن چنین اطلاعاتی با EEG اصولاً غیرممکن است. در شکل، مواردی از MEG و EEGهای طبیعی و غیرطبیعی را میبینید که همزمان ثبت شده است. توجه به این نکته ضروری است که MEG و EEG با یکدیگر متفاوت اند. بررسی های بیشتری لازم است تا سودمندی بالینی MEG ثابت شود.
شکل EEGها و MEGهایی که همزمان ثبت شده اند. (a) ریتم آلفای حاصل از مغز یک فرد طبیعی در MEG و EEG مشخص است. در مرحله اول (سر دور) مگنتومتر از سر دور شده است. برای گرفتن MEG مگنتومتر در O1 شکل ؟؟ قرار میگیرد. الکترود EEG را نیز در همان محل قرار میدهند (b) تغییرات گسترده مغز یک بیمار صرعی که در اثر تهویه شدید (هیپرونتلاسیون) ایجاد شده است.
مگنتومتر را در نزدیک گیجگاه راست جای میدهند. سه الکترود EEG را در (a) گیجگاه راست (b) بالای گوش راست و (c) پشت سر قرار میدهند. یکی از تفاوتهای MEG و EEG در آن است که بخش بزرگی از امواج Hz 5 موجود در هر سه EEG در MEG وجود ندارد.
همه میدانهای مغناطیسی که در بدن تولید میشود، حاصل جریانهای یونی نیست. بدن به آسانی در معرض آلودگی با مواد مغناطیسی قرار میگیرد. مثلاً کارگرانی که با پنبه نسوز کار میکنند، هوایی را تنفس میکنند که دارای ذرات اکسید آهن است. باری تخمین میزان غبار پنبه نسوز تنفس شده، میتوانیم از اندازه میدان مغناطیسی حاصل از اکسید آهن در ششهای یک کارگر استفاده کنیم.
میدانهای مغناطیسی حاصل از قفسه سینه کارگرانی که با پنبه نسوز کار میکنند، تقریباً یک هزارم میدان مغناطیسی زمین است (T 8-10*5). در شکل ؟؟ اسکنهای افرادی را میبینید که به آلودگی مغناطیسی مبتلا هستند.


 


سیستم های ثبت سیگنالهای بیو مغناطیس



بیومغناطیس اصطلاحی جا افتاده برای بررسی دستگاههای بیولوژیک توسط اندازه گیری میدانهای مغناطیسی بسیار ضعیفی که تولید میکنند، است. تاکنون تمایل بالینی اصلی به سمت مطالعه فعالیت الکتریکی مغز بوه است. بیومغناطیس را میتوان به صورت مطالعه پدیده های مغناطیسی در ارتباط با پدیده های الکتریکی (اغلب ثبت فعالیتهای الکتریکی قلب و مغز) تعریف کرد. دلایل چندی برای میل زیاد به استفاده از این نوع اندازه گیریها در معاینات تشخیصی وجود دارد. اندازه گیریهای مغناطیسی غیرتهاجمی است؛ بنابراین در مصارف بالینی مورد توجه قرار دارد. اندازه گیریهای مغناطیسی غالباً اطلاعاتی را به طور مکمل برای نوع مشابه الکتریکی خود به دست میدهد


. اندازه گیری های مغناطیسی به دلیل افزایش شناخت ما از پدیده های الکتریکی مربوط با ارزش است. محتویات فرکانس سیگنال مغناطیسی معمولاً در گستره فرکانس پایین قرار دارد. در این بخش از زنگ تحقیق به بررسی اساس سنسورهای بیومغناطیسی پرداختهایم.
مطالعه فعالیت مغناطیسی مغز (ثبت فعالیت مغناطیسی مغز MEG) و میدان مغناطیسی قلب (ثبت فعالیت مغناطیسی قلب MCG) امروزه از کاربردهای اصلی مغناطیس در رشته پزشکی است. با توزیع میدان مغناطیسی به دور مغز تعیین دقیق منشأ محل حمله های صرع میسر شده است که این کار با استفاده از میدان الکتریکی یعنی ثبت فعالیتهای الکتریکی مغز مشکل بود. میدانهای مغناطیسی توسط بافتهای سر تضعیف یا مختل نمیشود.«Cohen» اولین کسی بود که ریتمهای فوری مغز را در گستره فرکانسی ۸ تا Hz 12 ثبت کرد. در چند مقاله مروری پیشرفت بیومغناطیس مغز مورد بحث قرار گرفته است.
فعالیت مغناطیسی و الکتریکی قلب دارای شکل منحنی های مشابه است. در خواندههای مغناطیسی امواج P، QRS و T را میتوان به آسانی تشخیص داد. «Cohen»، «Chandler» اولین کسانی بودند که میدان مغناطیسی قلب را با استفاده از یک مغناطیس سنج پیچه القایی نگاشتند. در ماهیچه قلب، کانونهای به وجود آورنده آریتمی قلبی را میتوان با استفاده از تحلیل فعالیت مغناطیسی قلب بهتر مکانیابی کرد. «Nakaya»، «Mori» اخیراً بر ثبت فعالیت مغناطیسی قلب مروی کرده اند.
ثبت فعالیتهای ریه به طور مغناطیسی
عملکرد ششها را میتوان با استفاده از میدان مغناطیسی که از ذرات تنفس شده به وجود میآید، تحلیل کرد. هنگامی که کارگرهای صنعتی و معدن مقادیر زیادی از گرد و غبار را تنفس میکنند، مقداری از گردوغبار تنفس شده در ریه ها باقی میماند که میتوان آنها را توسط میدانهای خارجی، مغناطیسی کرد. «کوهن» از خواص مغناطیسی گرد و غبار تنفس شده برای برآرد محتویات گرد و غبار لایه ها استفاده کرده است. یک تکنیک اسکن مغناطیسی مشهور به ثبت فعالیتهای ریه به طور مغناطیسی برای این مسأله خاص به وجود آمده است.
کالیوماکی و همکارانش و استرونیک مقالاتی برای مرور این زیر رشته خاص بیومغناطیس نوشتهاند. بسیاری از کارگرهای صنعتی گردوغبار را تنفس میکنند که در برخی ممکن است اثرات منفی بلند مدت داشته باشد. ذرات آلودهای که تنفس شده و در ریه کارگران صنعتی باقی میماند، دارای ذرات مغناطیسی است که میتوانند یک میدان مغناطیسی به وجود آورده و به طور غیرتهاجمی با وسایل حساس امروزی اندازه گیری شود. از اطلاعات به دست آمده از این نوع اندازه یریها میتوان برای برآورد بار گرد و غبار کل ریهها استفاده کرد. یک جزء معمول در گردوغبار تنفسی سنگ آهن Fe3O4 است.
شکل (۱) فرآیند مغناطیسی کردن و آشکارسازی ذرات مغناطیسی را در ریه ها نشان میدهد. در حضور یک میدان مغناطیسی با اندازه ۱۰ تا mT 35، ذرات گردوغبار مغناطیسی شده و با میدان مغناطیسی خارجی همراستا میشود. سرعتی که ذرات گردوغبار با میدان هم راستا میشود به اندازه میدان بستگی دارد. معمولاً چند ثانیه (تا حداکثر ۲۰) برای هم راستا کردن ذرات کافی است. نگاشت میدان مغناطیسی با استفاده از یک مغناطیسسنج SQUID انجام میشود.
اندازه گیری با پیچه القایی




اگر پیچه القایی به کار رفته در دمای اتاق در معرض یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان قرار گیرد، ولتاژ القا شده با مشتق زمان شار و تعداد دورهای سیمپیچ متناسب است.
فرمول
eind ولتاژ القا شده، N تعداد دورها و (فرمول ۲) مشتق شار نسبت به زمان است. اندازه گیریهایی که بر مبنای پیچه القایی است تنها دارای مصارف محدودی در اندازه گیریهای بیومغناطیسی است. حساسیت محدود است اما اگر از هسته ای با نفوذپذیری بالا استفاده شود، این میزان تا حدی بالا خواهد رفت. «باول» و «مک فی» از پیچه مغناطیسی در مطالعات اولیه خود روی میدان مغناطیسی قلب استفاده کردند. آنها از دو پیچه استفاده کردند که هر یک دارای دو میلیون دور پیچیده شده به دور یک هسته ساخته شده از مواد مغناطیسی بود. خروجی ولتاژ در مرتبه ۳۰ بود و پس از توقف نویز Hz 60 تقویت شد. شکل موجی که این محققان به دست آوردن مشابه ECG بود و MCG (ثبت فعالیتهای مغناطیسی قلب) نامیده شد. ویکسو و همکارانش خوانده هایی را از یک آکسون منفرد بزرگ یک نوع ماهی (crayfish) ارائه کرده اند. هر دو از پیچه های القایی تک قطعهای یا clip-on که در اصل برای اندازه گیریهای اسیلوسکوپی طراحی شدهاند، استفاده کرده اند. حساسیت با این وسیله استفاده شده در دمای اتاق یک نویز جریان در ورودی ۲/۱ nA/Hz 15/0 است. این تکنیک مغناطیسی عصبی، اندازه گیریهای چندتایی را در امتداد عصب مهیا میسازد.


سیستمهای SQUID
«کوهن» و همکارانش مغناطیسسنج با تداخل کوانتوم در ابررسانا و همین طور محفظه محافظت شده را بای اندازه گیری زمان واقع قابل تکثیر MCG معرفی کردهاند.
SQUID از اثر «Josephson» جهت اندازهگیری تغییرات بسیار کوچک شار مغناطیسی استفاده کرده است. در ۱۹۶۲، «Josephson» امکان تونل زدن الکترون بین دو منطقه ابررسانا جدا شده توسط یک مانع مقاوم (اتصال ضعیف) را مطرح کرد. اندازه جریان که مشخصه اتصال ضعیف و کوچکتر ازیک مقدار بحرانی نمونهای است، میتواند بدن ایجاد افت فشار در سد مقاومتی نفوذ کند.
المان حسکننده در SQUID، یک حلقه ابررساناست که توسط تقاطعهای «Josephson» قطع میشود. به دلیل طبع ابررسانایی آن، یک SQUID باید در دمایی پایینتر از دمای گذرا، Tc کار کند. برای SQUID های ساخته شده از نیوبیوم (K3/9=Tc) این به معنای دمای کارکرد Tc5/0 یا k7/4 است.
SQUIDها معمولاً درحالت d.c یا RF کار میکنند. اختلاف بین این دو به حالت یا طرزی که تقاطع «Josephson» بایاس میشود، ارتباط دارد. RF به سیستمی اشاره دارد که در آن تغییرات شار توسط یک مدار مخزنی رزونانسی آشکار میشود و به طور القایی با حلقه SQUID پیوست میشود. در متغیر d.c. حلقه SQUID شامل دو پیوند Josephson است و حلقه توسط یک جریان d.c. تغذیه میشود. تغییرات شار را میتوان به صورت افت ولتاژ در پیوندها آشکار کرد.
شکل (۲) طرز ساخت سیستم SQUID را نشان میدهد. پیچه آشکارساز تغییرات میدانهای مغناطیسی خارجی را حس کرده و آنها را به جریان الکتریکی تبدیل میکند. پیچه ورودی جریانها را به شار مغناطیسی تبدیل میکند. الکترونیک کنترل و سیستم گیرنده دادهها بخشی متداول در دستگاه هستند. تقویتگر SQUID و پیچه آشکارساز ابررسانا هستند و از هلیوم مایع برای حفظ سیستم در حالت ابررسانا استفاده میشود.
پیچه های آشکارساز SQUID را میتوان به چند طریق مرتب کرد: شکل (۳) چند مثال را نشان میدهد. انتخاب ساختار به چند عامل بستگی دارد مانند حساسیت مطلوب، نوع منبع میدان مغناطیسی مورد مطالعه و ارتباطات بین پیچه آشکارساز و پیچه SQUID. درجه تفکیک فضایی و حساسیت اغلب پارامترهای مهمی است که مستقل از یکدیگر نیست. حساسیت افزایش یافته از طریق افزایش قطر پیچه به درجه تفکیک فضایی کاهش یافته منجر میشود.
پیچههای شیبسنج را میتوان در SQUIDها برای ارتقاء سطح سیگنال- به نویز بهکار برد. از آنجایی که شدت میدان مغناطیسی دوقطبی به طور معکوس با مکعب فاصله بین پیچه و منبع میدان متناسب است، راستا و اندازه میدان در نقطهای دور یکنواخت میشود. اگر دو پیچه در میدان با جهتهای پیچش مخالف توسط یک فاصله جدا شده باشد، آنگاه میتوان سیستمی که از میدانهای یکنواخت سرپیچی میکند، داشت.
اولین سیستمهای SQUID برای کاربردهای بیومغناطیسی سیستمهای تککانالی بود. با چنین سیستمی، اندازه گیری در چند محل وقت گیر و خسته کننده بود. سیستمهای چندکانالی برای تسهیل کردن اندازه گیری در چند محل و بالا بردن قابلیت اطمینان داده ها معرفی شد.
برای مثال، در اندازه گیریهای قلب، نگاشت (mapping) کل عضو با چند کانال برای میسر ساختن اندازه گیریهای زمان واقع مفید است.
SQUIDها مانند تبدیل کننده های جریان به ولتاژ با ضریب بسیار بالا عمل میکند. خواص نویز در حد عالی قرار دارد. خطی بودن بسیار بالا از خصوصیتهای یک سیستم SQUID است. حساسیت ورودی میتواند در مرتبه A/Hz 12-10 باشد. جزئیات تئوری و سیستمهای مختلف برای اندازهگیریهای بیومغناطیسی در متون دیگری آمده است.
یک MCG عددی با مؤلفههای z,y,z آن که از ۶۰ فرد عادی گرفته شده در شکل (۵) دیده میشود. مؤلفه کل میدان را نیز میتوان به صورت بردار، فعالیتهای قلبی برداری بیان کرد.
نویز مغناطیسی و حفاظت
مغناطیس سنجهای SQUID وسایلی بسیار حساس و دارای حساسیت کافی برای اکثر اندازه گیریهای بیومغناطیسی است. در هر حال تعدادی از میدانهای مغناطیسی خارجی میتوانند یک اندازه گیری بیومغناطیسی را مختل کند. میدان d.c. زمین نزدیک به (فرمول ۳) T 50 است که حدوداً یک میلیون برابر بزرگتر از میدان مغناطیسی تولید شده توسط قلب است. بزرگی اندازه سیگنالهای مغز حدوداً دو مرتبه کوچکتر از سیگنالهای قلبی است. نویز در ساختمانهای آزمایشگاهی در اندازه ۱ تا ۲/۱ nT/Hz 10 در Hz است. قسمتی از نویز را میتوان توسط پیچههای گرادیانسنج در وسایل SQUID برطرف کرد.
معمولاً شیب سنجهای ۲ یا ۳ مرتبه ای بدون کاهش در حساسیت به کار میرود. اتاقهایی که به طور مغناطیسی محافظت میشود نیز میتواند سطوح نویز زمینهای را کاهش دهد.
دیوارها از «Mumentall» و آلومینیوم در چند لایه ساخته میشود. در فرکانسهای پایین عامل حفاظتی، میتواند به بالایی ۱۰۴ برسد، اما این عدد در فرکانسهای بالاتر به شدت کاهش مییابد. شکل (۶) طرح یک نمونه اتاق حفاظت شده را نشان میدهد.


شکل (۱): مغناطیسی کردن و آشکارسازی گردوغبار مغناطیسی در ریهها
شکل (۲) نمودار بلوکی یک مغناطیسسنج SQUID
شکل (۳) انواع مختلف پیچه های گرادیان سنج برای سیستمهای SQUID: (a) مغناطیس سنج (b) گرادیان سنج مشتق اول (c) گرادیان سنج صفحهای (d) گرادیان سنج مشتق دوم (e) گرادیان سنج نامتقارن مشتق اول و (f) گرادیان سنج نامتقارن مشتق دوم
شکل (۴) مولفه های xوy و z MCG عادی متوسط در طی کمپلکس QRS. دامنه دوقطبی معادل. m/?Am2 و القای مغناطیسی مربوطه، B/pT، با mm 120 فاصله از مرکز قلب در شکل آمده است.
شکل (۵) تصاویر حلقه برداری MCG عادی متوسط در صفحات ساژیتال چپ (x,z) قدامی (y,z) و افقی (y,z)
شکل (۶) ساختار یک اتاق حفاظت شده از نظر مغناطیسی


 


کاربردهای درمانی میدانهای مغناطیسی


این تحریک ها شفا می بخشند



درد، همواره در کمین ما نشسته است و با ورودش افکار، احساسات و زندگی ما را تحت تأثیر قرار میدهد. آنچه در تمامی انواع دردها به طور مشترک رخ میدهد بدام افتادن پروتئینهای خون است. تجمع پروتئینها باعث جذب مایع (التهاب) شده و باعث درد میشود. بدین ترتیب بعضی از سلولها از تغذیه محروم میشوند و اگر به وسیله سیستم لفاتیکی از بین نروند به سلولهای سالم نیز آسیب میرسانند. این شرایط منجر به درد، عفونت باکتریایی، آلرژی، بیماریهای قلبی، فشار خون، آرتریت و یا بیماریهای کشنده ای مانند سرطان میشود. انسداد مویرگها به وسیله پروتئینهای به دام افتاده باعث تحریک پایانه های عصبی و احساس درد میشود. گردش سیستم لنفاتیک باعث دفع سموم، رادیکالهای آزاد و مواد زائد و مایعات از بافتهای عفونی میشود.
یکی از راههای کاهش درد، استفاده از میدانهای مغناطیسی است که در مجاورت بدن قرار میگیرند. مگنتتراپی موضوع تازهای نیست. یونانیان باستان عقیده داشتند سنگهای طبیعی آهنربا دارای قدرت شفابخشی هستند. امروزه این وسایل به انواع و اشکال گوناگونی در بازار موجود است و میتوان به روشهای مختلفی از آنها استفاده کرد. مغناطیسهای درمانی در سرامیکها، پلاستیکها و یا نوارهای ارتجاعی مورد استفاده قرار میگیرند. معمولاً برای درمان از دیسکهای مغناطیسی کوچک با شدت میدان حدود ۵۰۰-۳۵۰ گوس، و برای کاهش درد از تشکها و یا بالشتکهای مغناطیسی استفاده میشود که میدانهای قویتری ایجاد کنند تا بتوانند کاهش ناشی از فاصله تا سطح پوست را جبران نمایند.
یکی از مکانیزمهایی که در رابطه با عملکرد میدانهای مغناطیسی مطرح میشود، افزایش جریان خون است. اجزاء فلزی خون میدان مغناطیسی را به سمت خود کشیده و روی جریان خون اثر دارند.کاهش مواد زاید در خون باعث میشود سلولهای قرمز غنی شده از اکسیژن به راحتی حرکت کنند و باعث ترمیم و تغذیه شوند. نهایتاً مویرگها به اندازه اولیه برمیگردند و فشار از روی پایانه عصبی برداشته میشود.
عبور امواج مغناطیسی از بافتها و القاء جریانات ثانویه باعث ایجاد گرما میوشد که این گرما تأثیر زیادی در کاهش درد در عضلات متورم و مفاصل دارد. حرکت هموگلوبین در عروق خونی تسریع مییابد و مقدار کلسیم و کلسترول خون کاهش مییابد. سایر مواد ناخواسته چسبیده به لبه داخلی عروق که باعث افزایش فشار خون میشوند، کاهش مییابد. پاکسازی جریان خون افزیاش یافته و فعالیت قلب راحت تر میشود و درد کاهش یافته یا از بین میرود.
مروری بر مطالعات انجام شده در مورد تحریکات مغناطیسی وجود آثار مثبت غیرحرارتی تحریکات مغناطیسی بر بافتهای بدن را تأیید کرده و بسیاری از این آثار به واسطه مطالعات کلینیکی تأیید شده است. از جمله بازسازی عصب، التیام زخم و بافت پیوندی، دیابت ایسکمی میوکارد و مغز از جمله این موارد هستند.
امروزه مطالعات انجام شده در مورد استفاده از تحریک کننده مغناطیسی مغز (Transcranial magnetic stimulation) (شکل ۱) در درمان بیماریهای نوروسایکولوژیک نشان میدهد که تحریکات مغناطیسی به عنوان وسیله تحقیقاتی و درمانی برای این بیماریها به کار گرفته شده است. وقتی این تحریک به صورت تحقیقاتی و تشخیصی به کار میرود، وسیله ای مناسب برای بررسی تحریکپذیری کورتکس، ارتباطات کورتیکال، پلاستی سیتی فلز، فعالیتهای شناختی و وضعیت بیماری است. عده ای نیز از تحریکات مغناطیسی برای درمان بیماری استفاده کردهاند و مخصوصاً این تحریکات در مورد افسردگی به کار گرفته شده است. ولی در تفسیر نتایج به دست آمده هنوز مشکلاتی وجود دارد. در مجموع میتوان گفت این تحریکات وسیله مناسبی برای تحقیقات نوروسایکولوژی بوده و توان تبدیل شدن به یک وسیله درمانی را نیز دارند. از جمله کاربردهای درمانی این میدانها میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
بیماری پارکینسون
تحریکات مغناطیسی مغز (TMS) با فرکانس ۲/۰ هرتز، ۶ بار در طی ۲ هفته در ۱۲ بیمار دچار پارکینسون ایدیوپاتیک اعمال شد. در این آزمایش مشخص شد که تحریک لوب پس سری تأثیر بر علائم کلینیکی افراد دچار پارکینسون ندارد ولی تحریک لوب فرونتال باعث شد علائم کلینیک فرد بهبود یابد.


تحریکات مغناطیسی با فرکانس ۵ هرتز و شدت ۹۰% آستانه حرکتی در بیماران پارکینسونی با استفاده از آزمونهای کینریولوژیک و تواناییهای حرکتی بیمار قبل و ۲۴ ساعت بعد از تحریک مغناطیسی نشان میدهد که علائم کلینیکی در سمت دیگر بهبود قابل توجهی داشته اما آزمونهای کنیریولوژیک افزایش سرعت حرکت را نشان ندادند. دست خط بعضی از بیماران نیز بهبود پیدا کرد. نتایج این مطالعه مؤید نتایج مطالعات قبلی است و نشان میدهد که با تحریکات مغناطیسی، علائم این بیماران حداقل به طور موقتی بهبود مییابد.
در تحریکات مکرر در بیماران پارکینسونی، علائم و وضعیت بیماران توسط تست های استاندارد فعالیت بیماران پارکینسونی اندازه گیری شد. این بیماران قبل و ۲ ماه بعد از اعمال تحریکات مورد ارزیابی قرار گرفتند. تحریکات مغناطیسی ۶۰ بار در هر جلسه و به مدت ۲۰ بار در روی لوبهای فرونتال طرفین اعمال شد. گروه دریافت کننده تحریکات مغناطیسی به طور قابل ملاحظه ای نسبت به گروه کنترل در تستهای کلینیکی بهبود نشان دادند. از طرفی اثر تحریکات مکرر بر روی کورتکس پری فرونتال مغز برای بررسی آزاد شدن دو پامین نشان میدهد که دوپامین در حرکت، یادگیری، انگیزه و در بیماریهایی مانند پارکینسون نقش مهمی دارد. کورتکس پری فرونتال نقش مهمی در تنظیم ترشح این ماده دارد. بررسی میزان آزاد شدن این ماده در اثر تحریک مغناطیسی نشان میدهد که تحریکات مکرر مغناطیسی کورتکس پری فرونتال باعث آزاد شدن دوپامین در هسته کودیت همان طرف میشود. تحقیق دیگری در ۱۰ بیمار مبتلا به پارکینسون که دارو دریافت نمیکردند و تحت درمان مغناطیسی با فرکانس Hz 5 در ناحیه کورتکس اولیه حرکتی قرار گرفتند نشان میدهد که یک ساعت پس از پایان تحریک در عملکرد درست مشاهده شد که نشان میدهد تحریک مغناطیسی موضعی این ناحیه بتواند آثار درمانی برای بیماران پارکینسونی داشتهباشد.
اثر تحریکات در بهبودی علائم پارکینسون در مطالعات دیگری نشان داده شده است. رابطه بین دوز تحریکات و شدت علائم بررسی شد. ۴۹ بیمار در چهار گروه قرار گرفتند و هر ی ک۳۰ تحریک یک یا دو بار در روز دریافت میکردند که در هر گروه شدت تحریکات متفاوت بود. بیماران تا سه ماه بعد مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بیشترین بهبود در هایپوکینزی در شدت T 57/0 صورت گرفت. گروههای مختلف میزان بهبود مختلفی نشان دادند و مشخص شد طولانی بودن اثر درمان با تحریک مغناطیسی میتواند آن را به وسیله درمانی مناسب جهت کاهش عوارض پارکینسون تبدیل نماید.
حس بویایی در بیماران پارکینسونی به طور شایعی دچار اختلال میشود که علت آن میتواند به مسیرهای دپامنیرژیک هسته بویایی مربوط باشد. تحریک مغناطیسی VHZ باعث بهبودی حس بویایی این افراد میشود که نشان دهنده وابسته بودن به ترشح دوپامین و فعال شدن گیرنده ها به فرکانس تحریک است.
پدیده یخ زدن در بیماران پارکینسونی باعث اشکال در حرکت و راه رفتن شده و منجر به افتادن میشود. در تحقیقات انجام شده نشان داده شده است که تحریک مغناطیسی با شدت پیکوتسلا به صورت هفتگی فرکانس یخ زدن را در این به میزان افراد ۵۰ درصد کاهش داده و فرکانس زمین خوردن ۸۰ تا ۹۰ درصد کم میشود. این بهبود تا ۶ ماه پس از تحریکات باقی میماند. همچنین علائم دیگری از فلج پیشرونده سوپر انوکلئار نیز کنترل شده که نشان دهنده مؤثر بودن تحریکات مغناطیسی در درمان این اختلال است.
مطالعات انجام شده در بیمار دچار پارکینسون که دچار مشکل اختلال در صحبت کردن بوده و تحت درمان با تحریکات مغناطیسی قرار گرفته نشان میدهد که در این بیمار اختلال تا حد بسیار زیادی کاهش یافته. این تحریکات به مدت ۴ سال به طور منظم هر هفته انجام شده و شدت تحریک در حد پیکوتسلا بوده است. در مواردی که نظم تحریکات به هم میخورد مشکل بیمار نیز مجدداً بروز میکرده است. نتایج این مطالعه نشان میدهد که تحریکات مغناطیسی میتواند مشکل صحبت کردن این بیماران را تا حد زیادی حل کند.
بیماری MS
آزمایشات انجام شده در بیماران مبتلا به MS (Multiple Sclerosis) که دچار آسیب عصب بینایی سمت راست و تاری دید و مشکلات دیگری در بینایی شده بودند، پس از ۲ جلسه دریافت تحریک مغناطیسی با شدت ۵/۷ پیکوتسلا به مدت ۲۰ دقیقه به صورت ترانس کراینال تغییر زیادی در بینایی فرد به وجود آمد. طوری که زمان تأخیر پتانسیلهای برانگیخته بینایی به حد طبیعی بازگشت و بینایی فرد بهبود پیدا کرد. به نظر میرسد علت این امر میتواند بازسازی میلین باشد و بیشتر احتمال میرود کارآیی نوروترانسفرهای شبکه و مسیرهای مرکزی بهبود یافته باشند.
همچنین تحریک مغناطیسی سردر بیماران دچار MS که مشکل اختلال انجام Dual-task مثل راه رفتن و حرف زدن دارند، نشان میدهد که پس از دو جلسه دریافت تحریک مغناطیسی که هر جلسه ۴۵ دقیقه طول میکشید با شدت تحریک ۵/۷ پیکوتسلا باعث بهبود بیماران شده، به طوری که مشکل صحبت کردن در حین حرکت برطرف شده و به علاوه تعداد کلماتی که میتوانستند بیان کنند، پنج برابر افزایش یافت.
ضایعات نخاعی
استفاده از تحریکات مغناطیسی مغز و ثبت پتانسیلهای برانگیخته از عضلات پاراورتبرال سطح ضایع نخاعی توراسیک را به طور دقیق مشخص میکند. در ضایعات نخاع کمری و گردنی، با بررسی عضلات اندامها این کار به راحتی قابل انجام است، اما در مورد نخاع توراسیک این طور نیست. در مطالعهای که بر روی افراد دچار ضایعه نخاعی بین مهره های T4 تا T7 قرار گرفته بودند، معلوم شد به علت عصب گیریهای چندگانه این عضلات سطح ضایع را نمیتون با این روش به دقت تعیین کرد. در عین حال استفاده از این تحریکات میتواند در عضلا تتنفسی بیماران دچار ضایعات نخاعی میتواند باعث بهبود عملکرد عضلات بازدم و بهبود فعالیت ریه ها شود. این روش برای بازآموزی بازدم مناسب است. برای این کار از کویلهای مختلفی برای تحریک استفاده میشود.
همچنین با تحریکات مغناطیسی میتوان به طور مؤثری مثانه، روده و عضلات تنفسی بیماران مبتلا به ضایعه نخاعی را تحریک کرد. مشکل این بیماران عدم امکان تحریک یک بافت بدون تحریک شدن بافتهای مجاور است. به این منظور پارامترهای مختلفی که در پراکنده شدن تحریک تأثیر میگذارند تغییر داده شده این پارامترها عبارتند از شکل کویل، قطر کویل و تعداد دورهای موجود در یک حلقه از کویل. این مطالعات نشان میدهد که کویلهای با قطر زیاد، عمق و قدرت تحریک بیشتری نسبت به کویلهای با تعداد دورهای زیاد دارند. پارامترهای ارائه شده در این مطالعه میتواند به ساخت کویلهای برای تحریک فانکشنال مغناطیسی کمک نماید.
تحریک مغناطیسی فانکشنال برای انقباض مثانه و تخلیه آن در ۲۲ فرد دچار ضایعه نخاعی نشان میدهد که تحریک اعصاب ساکرال در ناحیه سوپراپوبیک میتواند به عمل تخلیه مثانه در این بیماران کمک نماید.
مطالعات انجام شده روی بیماران دچار ضایعه نخاعی نشان میدهد که با استفاده از تحریک مغناطیسی ناحیه کورتکس به مدت ۱۰ تا ۳۰ میلیثانیه قبل از برانگیختن رفلکس H میتوان مسیرهای سالم مانده نخاع را در زمانی که هیچگونه حرکت فانکشنال وجود ندارد، مشخص کرد.
میگرن
آثار تحریک مغناطیسی با فرکانس Hz 1 بر روی کورتکس پس سری افراد دچار میگرن و افراد نرمال نشان میدهد که افراد دچار میگرون دارای تحریک پذیری زیادتری در کورتکس پسسری هستند. مطالعه ۱۵ بیمار دچار میگرن و ۱۵ بیمار دچار میگرن و ۱۵ فرد سالم نشان میدهد که تحریک مغناطیی Hz 1 باعث مهار کورتکس پس سری در افراد سالم میشود، ولی میتواند کورتکس پسسری افراد دچار میگرن را مهار نماید. در تحقیقات دیگری آستانه ایجاد فسفون ناشی از تحریک مغناطیسی در بیماران مبتلا به میگرن و همچنین سردرد برانگیخته شده از طریق تحریکات بینایی مورد بررسی قرار گرفت. تحریکات به کورتکس پسسری و از طریق پوست سر اعمال شد. شدت تحریک کمکم افزوده شد تا فسفون به وجود آید. تحریکات بینایی نیز به فرد اعمال شد و در صورت بروز سردرد نتایج ثبت میگردید. نتایج نشان داد که تعداد بسیار بیشتری از افراد دچار میگرن دارای فسفون میشوند و سردرد ناشی از تحریک بینایی نیز رابطه نزدیکی با ایجاد فسفون دارد و تحریکپذیری زیاد کورتکس بینایی فرد را مستعد ابتلا به سردرد مینماید.
صرع
تحریک مغناطیسی با فرکانس Hz1 به مدت ۱۵ هفته و دو بار در روز در بیماران صرعی نشان میدهد که تحریکات مغناطیسی میزان تشنج را کاهش میدهند. پیگیری نتایج پس از ۸ هفته نشان میدهد که این تغییرات مختصر و کوتاه مدت هستد.
همچنین کاهش تشنجات در بیماران صرعی با استفاده از تحریک مغناطیسی میتواند ناشی از تأثیر بر غده پینهآل باشد.
در کنار مطالعات انجام شده از تحریکات مغناطیسی (rTMS) میتوان جهت کاهش درد ناشی از سکته تالاموسی یانروپاتی عصب تری ژمینال استفاده کرد، این کاهش درد معمولاً به طور موقتی است یا به عنوان یک ابزار تشخیصی برای پی بردن به اختلالات تیم حرکتی در سکههای ایسکمیک حتی در زمانی که علائم کلینیکی وجود نداشته باشد، است.
رشد استخوان
کاربرد میدانهای مغناطیسی ضعیف و تغییر با زمان در کنترل انتخابی عملکرد سلول بعد مهیج و جدیدی در بیولوژی و پزشکی است. در طی دو قرن گذشته اختللات عضلانی و اسکلتی به طور موفقیت آمیزی درمان شده اند و حدنود ۴/۱ میلیون بیمار با شکستگی مزمن استخوانی در دنیا با این روش غیرتهاجمی، بدون ریسک، راحت و کم هزینه درمان شدهاند. بسیاری از پاسخها در سطح سلولی و غیرسلولی مشخص شده و این امکان برای تغییر و تصحیح فرآیندهای پاتولوژیک به وسیله میدانهای پالسی مغناطیسی پیدا شده است.
در بررسی اثرات تابشهای طولانی مدت میدانهای مغناطیسی پالسی روی میزان استئوپروز نشان داده شده است که این میدانها میتوانند از کاهش محتوای استخوانی جلوگیری کنند به طوری که افزایش میزان جریان خون مغز میتواند منجر به افزایش حجم استخوانی و افزایش فعالیتهای تکثیر سلولهای استخوانی شود.
تأثیر داروی هیدروکورتیزون و امواج میکرویو با شدت کم برروی بافت استخوان موش صحرایی نشان میدهد که با اندازه گیری دانسیته استخوان و سرعت امواج ماوراء صوت در استخوان ران نشان داده شده است که امواج با شدت کم باعث تجدید بافت استخوان میشود و تابش امواج طی یک مدت طولانی همراه، کاربرد هیدروکورتیزون میتواند فاکتور مناسبی در ترمیم بافت استخوان باشد.
میدانهای الکترومغناطیسی پالسی با فرکانس ۷۵ هرتز و شدت mT 6/1 بر روی ؟؟ هیدروکسی آپاتیت نشان میدهد که این میدانها باعث تسریع تجمع استخوان در پروتز میشوند. این میدانها همچنین از استئوپروز در موشهای ماده بدون تخمدان جلوگیری میکنند. از طرفی بررسی تأثیر میدانهای پالسی برروی استئوپروز استخوانهای ناحیه زانو در افراد دچار ضایعه نخاعی مزمن نشان میدهد که تراکم مواد معدنی استخوانها (BMD) در هر دو زانو در ابتدای آزمایش ۳، ۶، ۱۲ ماه بعد اندازه گیری نشان میدهد که تحریکات مغناطیسی میتواند با آثار موضعی وستمیک باعث تأخیر پوکی استخوان شود. دستگاه مورد استفاده در این تحقیق Bone growth simulator مدل ۳۰۰۵ بوده است.
استئورادیو نکروز همراه با شکستگی پاتولوژیک و استئوپیت از مواردی است که درمان آن مشکل است. استفاده از تحریکات مغناطیسی ممکن است بتواند راه جدیدی برای درمان این ضایعه فراهم کند. تحقیقی که بر روی خانم ۶۲ ساله مبتلا به ضایعات نامبرده در استخوان فیدیل بود، ۶ سال پس از رادیوتراپی و برداشتن قسمتی از فک و لثه به علت سرطان، تحت درمان با تحریکات الکرومغناطیسی قرار گرفت و پس از ۹ ماه استفاده از این روش استئونکروز و استئومیلیت بیمار درمان شد. آزمایشات انجام شده روی بیمارانی که تحت جراحی و الگوی استئوتومیتیبیا قرار گرفته بودند نشان میدهد که تحریک مغناطیسی درصد بیشتری از بیماران دارای بهبود کامل بوده و تحریک مغناطیسی اثر مثبتی در بهبود استئوتومیتیبیا را به همراه دارد.
در ۲۲ شکستگی در ۲۰ بیمار که دچار عدم جوش خوردگی استخوان بودند، و ۱۷ مورد به گرافت استخوانی و تحریک الکتریکی پاسخ نداده بودند، تحت تحریکات مغناطیسی قرار گرفتند. ۱۷ مورد از موارد عدم جوش خوردگی پس از ۵/۲۲ هفته درمان با تحریکات مغناطیسی بهبود یافتند و جوش خوردگی استخوانها اتفاق افتاد. این روش برای درمان عدم جوش خوردگی روشی دارای مزیت است.
ترمیم زخم
مطالعات انجام شده بر روی بازسازی بافت نرم در اثر تحریک مغناطیسی نشان میدهد که بازسازی استخوان، تسریع در التیام شکستگیهای تازه، تأخیر و عدم جوشخوردگی استخوانها، پیوند استخوان و نکروز استخوان به دفعات مورد مطالعه قرار گرفته است و اخیراً بازسازی غضروف و بافتهای نرم مورد توجه قرار گرفته است. آزمایشات نشان داده اند که تحریکات مغناطیسی باعث تسریع سنتز ماتریس خارج سلولی میشود و التیام بافتهای نرم آسیب دیده اتفاق میافتد. البته پیدا کردن پارامترهای ویژه تحریک برای هر نوع ضایعه مورد بحث است. در بررسی ترمیم زخم میتون از روشهای پلانتیری سطح زخم، تنسیومتری، جریانسنجی داپلر لیزر و ازمایشهای بافت شناسی به عنوان روشهای ارزیابی سرعت تریم زخم استفاده کرد.
در ۳۰ بیمار ضایعه نخاعی که دچار زخم فشاری درجات ۲ و ۳ شده بودند به مدت ۱۲ هفته و یا بیشتر تحت تحریکات مغناطیسی به مدت ۳۰ دقیقه در روز قرار گرفته بودند. در گروه دارای زخم درجه ۲ سرعت بهبود زخم نسبت به گروه کنترل بسیاربیشتر بود. در گروه دارای زخم درجه ۳ سرعت بهبود بیش از گروکنترل بود ولی به علت کم بودن حجم نمونه نتیجهگیری قطعی در این مورد مشکل است.
بررسی تأثیر تحریک مغناطیسی با فرکانس بالا (EHF) بر روی زخم دوازده روده با اثر درمان های دارویی رایج مقایسه شد. در این مطالعه دو نوع درمان مورد بررسی قرار گرفت. درمان با تحریک مغناطیسی همراه داروهای فاموتیرین و نورفلکوسنین نتایج نشان داده که تحریک مغناطیسی اثر مطلوبی بربسیاری از فعالیتهای معده و بهبود وضعیت بیمار دارد. این اثرها با استفاده از دارو تقویت میشوند. اما دارو پاسخ طولانی مدت بیمار به تحریکات مغناطیسی را کاهش میدهد.
در تحقیقی دیگر اثرات میدانهای الکترومغناطیسی امواج رادیویی برروی زخمهای بافت نرم موش بررسی شده و نشان داده شده است که این میدانها در فرکانس مدوله شده میتوانند سرعت ترمیم زخم را با تغییر فعالیت سلولهای دخیل در گرانولاسیون فیبروزی بافت بهبود بخشد.
همچنین تحریک مغناطیسی در درمان زخمهای پوستی دارای غشاء عروقی به کار برده شده است. ۴۴ بیمار در این آزمایش شرکت کردند و دو گروه پلامبو و تحریک قرار گرفتند. تحریک مغناطیسی به مدت ۹۰ روز ادامه یافت و افراد گروه تحریک به میزان معنیداری بهبود حاصل کردند. این بهبود پس از خاتمه تحریکات نیز ادامه داشت. عود زخمها در ۲۵% گروه تحریک و ۵ درصد گروه پلاسبو اتفاق افتاد، لذا نمیتوان نتیجه گرفت تحریکات مغناطیسی در مدت درمان و پس از آن دارای تأثیر است.
اثر میدان PEMF (50 هرتز، مثلثی، و شدت mT8) بر روی سرعت ترمیم زخم پوست موش صحرایی مطالعه شد و سرعت انقباض زخم به عنوان روش ارزیابی ترمیم زخم مورد استفاده قرار گرفته است. تحقیقات تأثیر مثبت و معنیدار میدان در سرعت ترمیم زخم نشان داده شده است. همچنین با بررسی میکروسکوپیک مدت تسریع ترمیم را افزایش رگزایی، بازسازی و بلوغ کلاژنها را نشان میدهد.
مطالعات تأثیر میدان پالسی را بر روی ترمیم زخم مزمن پای انسان بررسی کردهاند تحریک روزی ۳ ساعت و به مدت ۸ هفته انجام شده است. به منظور ارزیابی بهبود زخم، اندازه گیری سطح و عمق زخم و همچنین شدت درد مورد سنجش قرار گرفته است. نتایج اختلاف معنی داری در سرعت ترمیم زخم بین دو گروه تجربی و کنترل نشان داده شده است.
در مطالعهای دوسویه کور برروی ۲۲ مریض با زخمهای مزمن با استفاده از میدان مغناطیسی با شدت mT5/2 و فرکانس ۷۵ هرتز و عرض پالس ms3/1 به مدت ۳ ماه روزانه ۴ ساعت برروی زخمهای گروه تجربی اعمال شده است. در این مطالعه تأثیر مثبت تحریک میدان الکترومغناطیسی در سرعت ترمیم زخم گزارش شده است و به دلیل عدم تغییر پارامترهای همودینامیک و بیوشیمیایی، تأثر ستمیک میدان الکترومغناطیس در فرایند ترمیم زخم را مردود و علت بهبودی را افزایش سرعت تکثیر فیبروپلاست و افزایش بکه عروقی اعلام نموده اند.
در کشور ما نیز تأثیر میدانهای مغناطیسی با فرکانس ۲۰ هرتز و شدت mT4 بر سرعت بهبودی زخم نشان داده شده است. سرعت بهبودی زخم در حیوانات، مقاومت زخم در برابر کشش در گروه وابسته به مرفین که در معض EIF با شدت ذکر شده بودند، نسبت به گروه کنترل وابسته به مرفین افزایش معنی داری نشان میدهد.
اثر میدانهای الکترومغناطیسی با شدت ۰۲/۸ گوس را بر روی زخمهای وریدی و شریانی ساق پا مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که این میدانها در دو هفته اول باعث درمان ۶۹ درصد از زخمها میشوند و کمتر از ۵۰ درصد از این زخمها پس از ۴ ماه درمان میشوند. همچنین در آزمایشات قبلی انجام شده در شرایط vitro نشان داده شده که میدانهای EIF با تأثیر بر سلولهای تک هستهای خون از طریق کانالهای کلسیمی میتواند منجر به فعال کردن آبشار سیگنالی و تغییر الگوهای تکثیر سلولی میشوند.
سرطان
یکی دیگر از جنبه های درمانی میدانهای مغناطیسی در کاهش رشد تومورهای سرطانی است. به عنوان مثال در تعدادی از تحقیقات نشان داده شده است که رشد تومورهای کاشته شده در موش به طور مشخصی با تابش میدانهای مغناطیسی پالسی کاهش یافته و در مواردی این میدانها در سلولهای سرطانی باعث افزایش رادیکالهای آزاد و نهایتاً شکستن DNA و مرگ سلول میشود.
با استفاده از روش غیرتهاجمی میدانهای الکترومغناطیس با فرکانس ۵۰ هرتز و شدت ۱۰ و ۵۵ میلی تسلا همراه با عوامل فوتواکسیداسیون میتوان رشد سلولهای سرطانی از نوع ۵۶۲-K و ۹۳۷-U را کاهش داده، همچنین این ترکیب به همراه هیپرترمیا و هیپراسیدیته میتواند نسبت کشندگی را افزایش دهد.
اثر میدانهای REMF (25 هرتز و ۵/۱ میلیتسلا) را روی داروهای ضد توموری در سلولهای ادنوکارسینومای انسانی بررسی شده و نتایج نشان میدهد که میدانهای مغناطیسی پالسی میتواند روی عوامل سیتوکولیک در سلولهای HCA اثر بگذارد، به طوری که اگر این میدانها به طور همزمان با دارو به کار روند اثرات آنها افزایش مییابد. در این رابطه نوع دارو و مقدار آن فرکانس و مدت اعمال میدان از پارامترهای مهم است.
همچنین اثرات ضد فشار خون میدانهای مغناطیسی ساکن گزارش شده است. این میدانها قادر هستند که اثرات ایجاد شده به وسیله نوراپی نفرین را کاهش دهند.
از طرفی همان گونه که رگ سازی به وسیله هورمون رشد و ژنتراپی قابل انجام است، روش جدیدی برای ایجاد رگ در بافتهای دچار ایسکمی با استفاده از تحریک مغناطیسی وجود دارد که البته برای فهم اساس مولکولی آن مطالعات بیشتری باید صورت بگیرد.


منبع: ماهنامه مهندسی پزشکی




www.dezmed.mihanblog.com

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید