نگاهی به فناوری‌های نوین ایمپلنت در سالی که گذشت
6 فروردین 1399
در دنیای امروز، فناوری‌های "اپمپلنت"(کاشتنی) کاربرد بسیار زیادی در علم پزشکی پیدا کرده‌اند و برای رفع مشکلات متعدد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تاکنون محققان برای بیماری‌های گوناگون، اپملنت‌های منحصر به فرد خود را ساخته‌اند. این ایمپلنت‌ها در بخش مربوط کاشته می‌شود و اختلال مربوط به بیمار را رفع می‌کند.
در سالی که گذشت، محققان دستاوردهای ارزشمندی در ایمپلنت‌ها کسب کردند که به برخی از مهم‌ترین آنها اشاره خواهیم کرد.
ایمپلنتی که سیگنال‌های مغز را به صدا تبدیل می‌کند
در مغز افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی که توانایی صحبت کردن را از دست داده‌اند، هنوز هم توانایی ارسال سیگنال‌های مورد استفاده برای سخن گفتن وجود دارد. محققان آمریکایی از این دانش استفاده کردند تا توانایی حرف زدن این افراد را بازگردانند.
دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا سان‌فرانسیسکو(UCSF) یک رابط کاربری مغز را طراحی کردند که می‌تواند سیگنال‌های مغز را به سخن قابل تشخیص تبدیل کند. این رابط که از فناوری یادگیری ماشین بهره می‌برد به جای تلاش برای خواندن افکار، دستورات عصبی را می‌گیرد و آنها را به یک دستگاه صوتی مجازی منتقل می‌کند تا خروجی مورد نظر را دریافت کند.
ایمپلنت کنترل از راه دور برای کنترل بیماری‌های مزمن
بیماری‌های مزمن، از شایع‌ترین و پرهزینه‌ترین انواع بیماری هستند. پژوهشگران "بیمارستان متودیست"(Houston Methodist Hospital) آمریکا در پژوهش خود توانستند میزان مشخصی از داروهای دو بیماری مزمن را به بدن برسانند. آنها ارسال دارو را با استفاده از یک "سیستم ارسال نانوکانال"(nDS) که با کمک بلوتوث کنترل می‌شد، انجام دادند.
"nDS" امکان ارسال کنترل شده داروها را بدون استفاده از پمپ، سوپاپ و یا منبع نیرو فراهم می‌کند و نیاز به بارگیری مجدد ندارد.
این پژوهش نشان می‌دهد که چگونه پژوهشگران بیمارستان متودیست، ارسال بلند مدت داروها را برای مشکلات روماتیسم مفصلی و فشار خون بالا انجام دادند. این داروها اغلب در زمان‌های خاصی از روز، در مقادیر متفاوت و براساس نیاز بیماران مصرف می‌شوند.
این ایمپلنت که نیروی آن از باتری تأمین می‌شود، یک ریزتراشه دارد که با بلوتوث کار می‌کند و مبتنی بر ارتباط بی‌سیم است. پژوهشگران، این ریزتراشه را برای سه حالت استاندارد، کاهش و افزایش برنامه‌ریزی کردند تا کارایی فناوری خود را اثبات کنند. آنها برای تنظیمات هر یک از حالت‌ها، ولتاژ به خصوصی را در ایمپلنت به کار گرفتند تا ارسال دارو را کنترل کنند.
ابزار کنونی ارسال دارو به بدن، مبتنی بر مکانیسم پمپاژ و یا پورت‌های خارجی هستند و معمولاً هر دو ماه یک بار به بارگیری مجدد نیاز دارند اما ابزار پژوهشگران متودیست، زیر پوست قرار می‌گیرد و از یک لایه نانوسیال استفاده می‌کند که معمولاً برای نیمه رساناها به کار می‌رود. میزان دارو برای هر بیمار تنظیم می‌شود و ایمپلنت، داروها را برای ماهها و یا سال‌ها به بدن می‌رساند.
درمان نسبی نابینایی با ایمپلنت مغز
یکی از موفقیت‌های حوزه پزشکی که در سال گذشته شاهد بودیم، کار تحقیقاتی یک تیم از متخصصان آمریکایی بود که توانستند با ایمپلنت مغز نیمی از بینایی شش فرد نابینا را بازگردانند.
این تیم موفق به کاشت چند الکترود در قشر بصری مغز این افراد شدند. الکترودهای کاشته شده تصاویر ویدئویی را مستقیماً به مغز منتقل می‌کند.
متخصصان آمریکایی این مطالعه از تک‌تک شرکت کنندگان که سال‌ها نابینا بودند خواستند تا به صفحه نمایش کاملاً سیاه رایانه نگاه کنند و مربع‌های سفیدی که به طور تصادفی در مکان‌های مختلف مانیتور ظاهر می‌شد، شناسایی کنند.
در اکثر مواقع، آنها موفق به شناسایی مربع‌ها شدند. "پال فیلیپ"(Paul Phillip)، که برای تقریباً یک دهه نابینا بود، گفت: هنگامی که عینک را به چشم زدم تا غروب با همسرم به پیاده روی بروم توانستم محل سنگ فرش‌ها و چمن را بگویم. علاوه بر این توانستم محل قرار داشتن مبل سفیدم را نیز بگویم. اینکه بتوانید حتی نور اشیا را ببینید واقعاً شگفت انگیز است.
بازگشت شنوایی افراد ناشنوا با کمک یک پروتز کاشت حلزونی
در انگلستان حدود ۱۲۰۰ فرد پروتزهای کاشت حلزونی دارند. در این راستا پژوهشگران انگلیسی پروتزهای کاشت حلزونی نوینی توسعه دادند که باعث می‌شود افراد ناشنوایی که حتی با سمعک نیز قادر به شنیدن صداها نیستند توسط این سمعک بتوانند به راحتی و همانند افراد عادی صداها را بشنوند. به گفته پژوهشگران دستگاه مذکور سیگنال‌های صدا را می‌شکند و دوباره آنها را بازسازی می‌کند.
دستگاه مذکور به گونه‌ای عمل می‌کند که فرد می‌تواند صداها را ۹۰ تا ۱۰۰ درصد همانند افراد عادی بشنود.
ایمپلنتی که معتادان را از مرگ نجات می‌دهد
به لطف کمک هزینه ۱۰ میلیون دلاری موسسه ملی بهداشت آمریکا(NIH) به تیمی از محققان دانشگاه نورث وسترن برای سرعت بخشیدن به توسعه یک ایمپلنت بیوالکترونیکی، این محققان موفق شدند یک حسگر برای احساس مصرف بیش از حد مواد مخدر و توزیع بلافاصله یک دوز از نالوکسون که زندگی فرد را نجات می‌دهد، ابداع کنند.
این ایمپلنت یک راه حل نسبتاً ساده در صورت مصرف بیش از حد مواد مخدر ارائه می‌دهد. این حسگر که یک دستگاه کوچک به اندازه یک فلش یواس‌بی کوچک است، می‌تواند در زیر پوست شخص کاشته شود و هنگام استفاده بیش از حد از ماده مخدر، می‌تواند سطح اکسیژن خون را ردیابی کند و آن را تشخیص دهد.
"ایمپلنت مغزی" که توسط میدان‌های مغناطیسی کنترل می‌شود
کاشت یا ایمپلنت‌های عصبی ممکن است گزینه‌های درمانی مناسبی برای بسیاری از بیماری‌ها از جمله بیماری پارکینسون و صرع باشند؛ اما یکی از نکاتی که باید ذکر کرد، این است که چنین دستگاه‌هایی می‌بایست برای مدت زمان طولانی در شرایط سخت در جمجمه کار کنند. یکی از چالش‌هایی که پزشکان با آن رو به رو هستند، مسئله تامین نیروی این ایمپلنت‌ها است و مشکل دیگر آنها نیز برقراری ارتباط با این ایمپلنت‌ها برای کنترل عملکرد آنها است.
در حال حاضر این کار به طور معمول با استفاده از سیم‌ها انجام می‌شود، اما سیم‌هایی که از بافت‌ها عبور می‌کنند و به بیرون نفوذ می‌کنند، به دلایل مختلف بسیار مشکل‌ساز هستند.
در این راستا، مهندسان "دانشگاه رایس"(Rice University) موفق به تولید یک ایمپلنت عصبی شدند که نیروی آن توسط یک میدان مغناطیسی خارجی می‌تواند تامین شود.
دستگاه جدید، "مگ نی"(MagNI) نام دارد و مخفف کلمه "کاشت عصبی مگنوالکتریک" است. این دستگاه از مبدل‌های مگنوالکتریک برای تبدیل یک میدان مغناطیسی به سرعت در حال تغییر به یک جریان الکتریکی استفاده می‌کند. از این رو می‌توان از کمربند یا وسیله دیگری که به بدن در نزدیکی محل قرارگیری ایمپلنت قرار می‌گیرد، برای تامین نیرو استفاده کرد.
مزیت استفاده از میدان‌های مغناطیسی برای تامین انرژی و کنترل ایمپلنت این است که به عنوان مثال آنها باعث گرم شدن بافت‌ها به اندازه اشعه نوری یا اتصال القایی نمی‌شوند. در مقایسه با امواج فراصوت، سیگنال‌های این دستگاه بسیار بهتر است و بنابراین می‌توان از آن برای برنامه‌ریزی یک دستگاه کاشته شده در اعماق بدن استفاده کرد. این دستگاه از سه قسمت ساخته شده است؛ بخش اول شامل یک قطعه مگنوالکتریک است که طی آن مغناطیس به برق تبدیل می‌شود و بخش دوم تراشه سیماس و بخش سوم نیز یک خازن ذخیره انرژی الکتریکی است.
منبع : ایسنا