طراحی و ساخت دستگاه مبتنی بر تصویربرداری اپتیکی و پردازش تصویر جهت تعیین میزان کراتینین در بیماران دارای نارسایی کلیه
Abstract
مقدمه: کلیه¬ها از جمله حیاتی¬ترین اعضای بدن انسان می¬باشند که وظیفه پاکسازی و تصفیه خون را برعهده دارند. خون با به¬گردش درآوردن مواد مغذی در بدن و برداشتن مواد زائد و اضافی آن باعث ادامه حیات سلول¬ها می¬شود. اختلال در عملکرد کلیه¬ها باعث افزایش مواد زائد در بدن می¬شود و در نتیجه باعث نقص در عملکرد سایر ارگانها می¬گردد. در حال حاضر دیالیز تنهاترین روش برای پاکسازی خون در صورت اختلال در عملکرد کلیه¬ها تا زمان پیوند کلیه¬ می¬باشد. بنابراین تشخیص زود هنگام بیماری¬های کلیوی در بهبود شرایط درمان می-تواند مفید واقع گردد. همچنین بیماران دیالیزی برای تعیین زمان و میزان دیالیز، نیازمند سنجش شاخص¬های عملکردی کلیه ها، از جمله کراتینین می باشند. هدف ما طراحی و ساخت دستگاهی جهت تعیین میزان کراتینین در بیماران دارای نارسایی کلیه بدون نیاز به مراجعه به آزمایشگاه می¬باشد.
روش كار و مواد: هم اکنون برای اندازه گیری میزان کراتینین در بدن از روش ژافه و دستگاه اسپکتروسکوپی استفاده می¬شود. با توجه به هزینه بالای دستگاه¬ها و نیاز به پرسنل اختصاصی برای انجام این آزمایش، بیمار برای انجام تست کراتینین نیازمند مراجعه به آزمایشگاه می¬باشد.
ما برای انجام تست کراتینین که یکی از اصلی¬ترین شاخص¬های عملکرد کلیه¬ها محسوب می¬شود، روش جدیدی ارائه کردیم. در این روش از تصویربرداری اپتیکی و پردازش تصویر استفاده می¬کنیم. تصویربرداری از نمونه¬ها در شرایط اپتیکی یکنواخت و ثابت صورت می¬گیرد و تصاویر و داده¬ها به صورت بلادرنگ جهت پردازش به کامپیوتر ارسال می¬گردند. برنامه¬نویسی بر اساس میزان تغییر رنگ بوجود آمده در نمونه¬ها (هر رنگ عددی بین 0-255 را در بر می-گیرد) و مقایسه آنها با غلظت کراتینین ایجاد شده، نوشته شده است؛ بنابراین پس از وقوع آزمایش و با قرار دادن نمونه در باکس اپتیکی تصویربرداری و اخذ تصویر از آن، کار اندازه-گیری میزان کراتینین شروع می¬شود. سپس این داده¬ها در نرم¬افزار متلب مورد پردازش قرار می¬گیرد(مقایسه تغییر رنگ در محلول با غلظت کراتینین) و میزان کراتینین به صورت mg/dl به بیمار نمایش داده می¬شود.
همچنین برای بالابردن میزان دقت و تفکیک¬پذیری نمونه¬ها از نانوذرات بهره گرفتیم. برای این منظور نانوذرات مختلف را بررسی کرده و از نانوذرات نقره و طلا، با توجه به واکنش¬پذیری آنها با کراتینین و ایجاد تغییر رنگ در محلول ایجاد شده، استفاده و نتایج آنها را گزارش کردیم.
يافته¬ها: محدوده خطی، حد تشخیص، انحراف معیار و انحراف معیار نسبی نتایج بدست آمده از این پژوهش مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت و با نتایج سایر روش¬ها و همچنین روش ژافه که روش روتین اندازه گیری کراتینین محسوب می¬شود، مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین از نتایج طیف اسپکتروسکوپی و میکروسکوپ انتقال الکترونی برای تصدیق نتایج آزمایش استفاده گردیده است. با بررسی و مطالعه این نتایج، مشخص می¬گردد که روش ارایه شده، قابلیت استفاده جهت سنجش میزان کراتینین را دارد و نتایج قابل قبولی را ارائه می¬دهد.
نتيجه¬گيري: استفاده از روش¬های ساده، ارزان و در دسترس برای انجام آزمایشات پزشکی از اهداف اصلی سازندگان تجهیزات پزشکی می¬باشد. دستگاه طراحی شده دقت و صحت قابل قبولی برای اندازه¬گیری کراتینین ارائه داده است. استفاده از روش¬های تصویربرداری اپتیکی و پردازش تصویر برای سنجش کراتینین علاوه بر کاهش هزینه انجام آزمایش، زمان آن را نیز کاهش می¬دهد و در صورت ایجاد کیت¬های مناسب، این آزمایش توسط خود بیمار و بدون نیاز به آزمایشگاه نیز قابل انجام خواهد بود. همچنین می¬توان این روش را برای تشخیص و اندازه¬گیری سایر عناصر در بدن نیز تعمیم داد که نیازمند تحقیق و بررسی در ساختار و مکمل¬های آن عناصر می¬باشد.