شبیه‌سازی اثرات میدان الکترومغناطیسی پالسی در بازسازی استخوان مندیبل
Abstract
دیفکت‌ها و تحلیل استخوان فک یکی از مشکلات چالش‌برانگیز علم دندانپزشکی می‌باشد. تحریک سلول‌های تشکیل‌دهنده استخوان با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی پالسی روشی است که امروزه موردتوجه قرار گرفته است. در این طرح از این تکنولوژی برای یافتن شرایط فیزیکی مناسب میدان‌های الکترومغناطیسی برای بازسازی استخوان مندیبل استفاده گردید.
مواد و روش‌ها:
ابتدا انواع شرایط فیزیکی میدان‌های الکترومغناطیسی پالسی که به‌طور موفقیت‌آمیزی در بازسازی استخوان‌های بدن در مطالعات کلینیکال استفاده‌شده‌اند، گردآوری شدند. داده‌های به‌دست‌آمده که شامل خصوصیات فیزیکی امواج مؤثر در بازسازی استخوان بود، جهت ارزیابی واکنش استخوان مندیبل توسط نرم‌افزارهای کامپیوتری مورد استفاده قرار گرفت تا واکنش سلولی و بافتی استخوان مندیبل به این شرایط‌های فیزیکی بررسی شود و بهترین حالت فیزیکی احتمالی برای بازسازی استخوان مندیبل معرفی گردد. بدین منظور ولتاژ (ولت)، زمان اکسپوژر (ساعت)، شدت میدان (میلی تسلا) و تناوب امواج (هرتز) پروتکل‌های تعیین‌شده در نرم‌افزار وارد شده و تغییرات بافتی و سلولی در هرکدام از شرایط مشخص گردید؛ سپس محیط استخوان مش بندی شده و پارامترهای لایه‌های بافت سخت و نرم بر اساس دانسیته، تراکم سلولی، درصد آب موجود در هر ناحیه و ... تعریف شد. اندرکنش و انتشار امواج در داخل ماده توسط معادلات ماکسول توصیف شد که این معادلات، تحولات زمانی و مکانی میدان‌های الکترومغناطیسی فرودی را به ازای طیف فرکانسی خاص، بررسی می‌کند؛ سپس تحولات ماده، توسط معادله معروف بلاخ و یا در حالت جزئی‌تر توسط معادله شرودینگر توصیف شد. بدین منظور از زبان‌های برنامه‌نویسی C++ و Fortran برای کد نویسی استفاده شد.
یافته‌ها:
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از این مطالعه برای ترمیم بافت استخوانی در فک در بافت غیرملتهب حداکثر تابش میدان الکترومغناطیسی به مدت ۱۰ ثانیه و فاصله پس از هر تابش به مدت ۴ ثانیه برای بازگشت دمای بافت به حالت طبیعی پیشنهاد می‌گردد. شدت توان دستگاه یک و نیم میلی‌وات و طول امواج مورد استفاده 1064 نانومتر توصیه می‌شود. شرایط فوق در بافت دارای التهاب متفاوت بوده و میزان زمان لازم برای برگشت به دمای طبیعی برای این بافت‌ها بیشتر است. برای بافت معیوب توان ۱ تا ۳ میلی‌وات و فاصله بین شات‌ها حداقل ۶ ثانیه توصیه می‌شود؛ همچنین در بافت ملتهب زمان تابش به مدت حداقل 1 و حداکثر ۶ ثانیه پیشنهاد می‌گردد.
نتیجه‌گیری:
با توجه به پیشرفت‌های قابل‌ملاحظه در طراحی نرم‌افزارهای کامپیوتری و برنامه‌نویسی که در مجموعه هوش مصنوعی قرار می‌گیرند، می‌توان از این حیطه در علوم پزشکی و دندانپزشکی به‌منظور طراحی و پیش‌بینی واکنش‌های سلولی و بافتی استفاده کرد. به‌کارگیری این علوم در مطالعات تجربی منجر به طراحی مطالعات دقیق‌تر و هدفمند می‌شود و از حجم مطالعات پراکنده می‌کاهد. مطالعه پیش رو نیز با این هدف انجام گرفت و شرایط فیزیکی مناسب برای ترمیم بافت استخوان مندیبل را به‌صورت اولیه پیش‌بینی کرده است.