لیزر درمانی به صرع سخت می رسد

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

برای دهه‌ها، رایج‌ترین درمان‌های مورد استفاده برای صرع، داروسازی یا جراحی برداشتن بود که شامل برداشتن بخشی از بافت مغز از جایی که تشنج بیمار منشأ می‌گیرد، می‌شود. این درمان ها می توانند به خوبی کار کنند و در بسیاری از موارد بهترین گزینه درمانی هستند، اما همچنین می توانند عوارض جانبی ناتوان کننده ای ایجاد کنند. برای برخی از بیماران، درمان دارویی بی اثر بوده و آنها را به جستجوی راه حل دیگری واداشته است. لیزر درمانی مدرن هم در مطالعات بالینی و هم در مطالعات اثبات مفهوم نشان داده شده است که به طور بالقوه برای بسیاری مفید یا حتی درمانی است، زیرا توانایی منحصر به فرد آن در هدف قرار دادن دقیق بافت مغز آسیب دیده و متوقف کردن یا حداقل به حداقل رساندن سیگنال های نامنظم ناشی از آن است.

تخمین زده می شود که 1.2٪ از جمعیت ایالات متحده به صرع فعال مبتلا هستند و از هر 26 نفر یک نفر در طول زندگی خود به آن مبتلا می شود. بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، 50 میلیون نفر در سراسر جهان به این اختلال عصبی مبتلا هستند. صرع عمومی وضعیتی است که در آن عدم تعادل اتصالات عصبی تحریکی و مهاری می تواند باعث ایجاد تشنج در سراسر مغز شود. صرع کانونی شامل عدم تعادلی است که در یک ناحیه از مغز شروع می شود و به مناطق بزرگتر منتشر می شود.

صرع معمولاً پس از تجربه دو یا چند تشنج، بدون محرک شناخته شده، با فاصله بیش از 24 ساعت تشخیص داده می شود. تشنج باعث حرکات کوتاه و غیرارادی می شود که ممکن است همراه با از دست دادن هوشیاری یا سایر عملکردها رخ دهد.

چندین اشکال لیزر درمانی، از جمله ابلیشن، بیش از یک دهه است که برای درمان انواع خاصی از صرع استفاده می شود. تحقیقات مداوم در مورد استفاده از انواع مختلف لیزر در طول موج‌های خاص، پتانسیل آن‌ها را برای جلوگیری از عود تشنج نشان داده است، که می‌تواند به افرادی که از آن رنج می‌برند و درمان‌های دیگر به آنها کمک نکرده است، اجازه دهد تا زندگی عادی داشته باشند.

جایگزینی برای چاقوی جراحی

تیمی از محققان و پزشکان در دانشگاه کرنل روش‌های منحصر به فردی را آزمایش کرده‌اند که از لیزرهای پالسی می‌توان برای کاهش و احتمالاً از بین بردن تشنج در حیوانات استفاده کرد. در حالی که کاربرد بالینی انسان احتمالاً سال‌ها دورتر است، این تیم با یافته‌های تحقیقات خود تا کنون تشویق شده است.

کریس شافر، دانشیار دانشکده مهندسی بیومدیکال Meinig در کورنل، می گوید: «درمان درمانی استاندارد برای صرع کانونی برداشتن است که می تواند به خوبی کار کند، اما همچنین می تواند نقایص عصبی دائمی ایجاد کند.

روش‌های تصویربرداری نشان داده‌اند که بیشتر تشنج‌ها از طریق اتصالات عصبی جانبی زیرسطحی در لایه‌های قشری خاص در مغز گسترش می‌یابند. قطع اتصالات ناکارآمد خاص به جای برداشتن کل کانون صرع می تواند نقایص عصبی را که گاهی اوقات در اثر جراحی صرع ایجاد می شود کاهش دهد. با این حال، برش اتصالات عصبی زیرسطحی روشی است که نمی توان آن را با چاقوی جراحی مکانیکی انجام داد.

شافر گفت: «در کارمان، ما می‌خواستیم یک اسکالپل لیزری دقیق ایجاد کنیم و پالس‌های لیزری داشته باشیم که می‌تواند به شدت، در عمق بافت، بدون تأثیر بر بافت اطراف، برش دهد.

او و تیم تحقیقاتی کرنل از لیزر Ti:Sapphire (شکل 1) استفاده کردند که در 800 نانومتر ساطع می‌کرد که پالس‌های 50 fs ایجاد می‌کرد تا برش‌های قشر زیرسطحی به وسعت 100 میکرومتر را به عمق 1 میلی‌متر در نئوکورتیس موش برش دهد. این برش ها یک "جعبه" در اطراف کانون صرع ناشی از مواد شیمیایی ایجاد کردند که انتشار تشنج را مسدود کرد.

تخمین زده می شود که 1.2٪ از جمعیت ایالات متحده به صرع فعال مبتلا هستند و از هر 26 نفر یک نفر در طول زندگی خود به آن مبتلا می شود. بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، 50 میلیون نفر در سراسر جهان به این اختلال عصبی مبتلا هستند. صرع عمومی وضعیتی است که در آن عدم تعادل اتصالات عصبی تحریکی و مهاری می تواند باعث ایجاد تشنج در سراسر مغز شود. صرع کانونی شامل عدم تعادلی است که در یک ناحیه از مغز شروع می شود و به مناطق بزرگتر منتشر می شود.

صرع معمولاً پس از تجربه دو یا چند تشنج، بدون محرک شناخته شده، با فاصله بیش از 24 ساعت تشخیص داده می شود. تشنج باعث حرکات کوتاه و غیرارادی می شود که ممکن است همراه با از دست دادن هوشیاری یا سایر عملکردها رخ دهد.

چندین اشکال لیزر درمانی، از جمله ابلیشن، بیش از یک دهه است که برای درمان انواع خاصی از صرع استفاده می شود. تحقیقات مداوم در مورد استفاده از انواع مختلف لیزر در طول موج‌های خاص، پتانسیل آن‌ها را برای جلوگیری از عود تشنج نشان داده است، که می‌تواند به افرادی که از آن رنج می‌برند و درمان‌های دیگر به آنها کمک نکرده است، اجازه دهد تا زندگی عادی داشته باشند.

جایگزینی برای چاقوی جراحی

تیمی از محققان و پزشکان در دانشگاه کرنل روش‌های منحصر به فردی را آزمایش کرده‌اند که از لیزرهای پالسی می‌توان برای کاهش و احتمالاً از بین بردن تشنج در حیوانات استفاده کرد. در حالی که کاربرد بالینی انسان احتمالاً سال‌ها دورتر است، این تیم با یافته‌های تحقیقات خود تا کنون تشویق شده است.

کریس شافر، دانشیار دانشکده مهندسی بیومدیکال Meinig در کورنل، می گوید: «درمان درمانی استاندارد برای صرع کانونی برداشتن است که می تواند به خوبی کار کند، اما همچنین می تواند نقایص عصبی دائمی ایجاد کند.

روش‌های تصویربرداری نشان داده‌اند که بیشتر تشنج‌ها از طریق اتصالات عصبی جانبی زیرسطحی در لایه‌های قشری خاص در مغز گسترش می‌یابند. قطع اتصالات ناکارآمد خاص به جای برداشتن کل کانون صرع می تواند نقایص عصبی را که گاهی اوقات در اثر جراحی صرع ایجاد می شود کاهش دهد. با این حال، برش اتصالات عصبی زیرسطحی روشی است که نمی توان آن را با چاقوی جراحی مکانیکی انجام داد.

شافر گفت: «در کارمان، ما می‌خواستیم یک اسکالپل لیزری دقیق ایجاد کنیم و پالس‌های لیزری داشته باشیم که می‌تواند به شدت، در عمق بافت، بدون تأثیر بر بافت اطراف، برش دهد.

او و تیم تحقیقاتی کرنل از لیزر Ti:Sapphire (شکل 1) استفاده کردند که در 800 نانومتر ساطع می‌کرد که پالس‌های 50 fs ایجاد می‌کرد تا برش‌های قشر زیرسطحی به وسعت 100 میکرومتر را به عمق 1 میلی‌متر در نئوکورتیس موش برش دهد. این برش ها یک "جعبه" در اطراف کانون صرع ناشی از مواد شیمیایی ایجاد کردند که انتشار تشنج را مسدود کرد.

توموگرافی انسجام نوری: از فناوری تا کاربردها در چشم پزشکی

توموگرافی انسجام نوری: از فناوری تا کاربردها در چشم پزشکی 

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

خلاصه

ترجمه نسبتاً سریع توموگرافی انسجام نوری (OCT) از یک فناوری اندازه‌گیری نوری به یک استاندارد مراقبت در چشم پزشکی به دلیل توانایی آن برای رسیدگی به نیازهای تشخیصی برآورده نشده روشن انجام شد. پیشرفت‌های تکنولوژیکی بیشتر OCT استفاده بالینی آن را با گسترش دامنه تصویربرداری (عمیق‌تر، وسیع‌تر) و کنتراست تصویربرداری (از مورفولوژی تا جریان خون) گسترش داده است. ترجمه پیشرفت‌های فنی به ارزش بالینی یک فرآیند مداوم است که شامل جایگزینی بالقوه تشخیص‌های ثابت (مانند آنژیوگرافی فوندوس) و شناسایی همبستگی‌های جدید ویژگی-بیماری است. این بررسی به توسعه، وضعیت و چشم‌انداز OCT با توجه به ترجمه به روال بالینی در چشم پزشکی می‌پردازد.

اطلس سونوگرافی آندوسکوپی

شرح

اطلس سونوگرافی آندوسکوپی

Atlas of Endoscopic Ultrasonography، نسخه دوم یک راهنمای بصری برجسته برای این ابزار آندوسکوپی تشخیصی و درمانی بسیار رایج ارائه می دهد. با مشارکت کارشناسان برجسته در این زمینه، اطلس حاوی 400 تصویر رنگی و سیاه و سفید با کیفیت بالا است که از موارد واقعی به دست آمده است، که هر کدام همراه با حاشیه نویسی دقیق است تا به خوانندگان در درک این روش فنی محبوب کمک کند. علاوه بر این، یک وب‌سایت همراه با 50 کلیپ ویدیویی از رویه‌های واقعی در عمل، و همچنین کل مجموعه تصاویر از داخل کتاب وجود دارد.

به روز شد تا آخرین پیشرفت‌ها در درمان‌های هدایت‌شده سونوگرافی آندوسکوپی مداخله‌ای (EUS) را شامل شود.

شامل مجموعه بزرگی از تصاویر رنگی به دست آمده از روش های تشخیصی و درمانی است که در بانک تصاویر وب سایت همراه نیز موجود است.

مقدمه چند رسانه ای بسیار یکپارچه و در دسترس را برای سونوگرافی آندوسکوپی فراهم می کند

شامل یک وب سایت همراه است که ویدیوهای روشنگری را ارائه می دهد

اطلس سونوگرافی اندوسکوپی، ویرایش دوم که برای متخصصان گوارش، دانشجویان، دستیاران و رادیولوژیست ها نوشته شده است، مقدمه ای ضروری برای سونوگرافی آندوسکوپی است.

میکروسکوپ تشدید مغناطیسی: ابزار دقیق و کاربردها در مهندسی، علوم زیستی و تحقیقات انرژی

میکروسکوپ تشدید مغناطیسی: ابزار دقیق و کاربردها در مهندسی، علوم زیستی و تحقیقات انرژی

شرح

این کتاب یک مرور کلی به روز از روش ها، سخت افزار و رویکردهای میکروسکوپ تشدید مغناطیسی ارائه می دهد. طیف گسترده ای از کاربردها در علم و مهندسی مواد، علوم زیستی و سیستم های الکتروشیمیایی مورد بحث قرار گرفته است.

درباره نویسنده

Sabina Haber-Pohlmeier یک دانشمند محقق در گروه پروفسور Blümich در موسسه شیمی ماکرو مولکولی دانشگاه RTWH Aachen آلمان است. او پس از دریافت دکترای شیمی از دانشگاه بیله‌فلد در زمینه پراکندگی دینامیک نور در حوزه‌های زمان و فرکانس، به‌عنوان همکار لیز مایتنر در زمینه پراکندگی پرتو ایکس با زاویه کوچک (SAXS) کار کرد و سپس به حوزه NMR رفت. تحقیقات او بر روی آرامش سنجی، به ویژه ریلکسیومتری چرخه میدانی سریع سیالات در محیط های متخلخل، مطالعات حل شده فضایی در سیستم های خاک-گیاه، بررسی فرآیندهای انتقال و ترکیب MRM با روش های توموگرافی غیرتهاجمی مکمل مانند تصویربرداری نوترونی متمرکز است. او در طول مدت اقامتش در آخن چندین اقامت تحقیقاتی در موسسات در ایالات متحده آمریکا، نیوزلند و کانادا داشت.

برنهارد بلومیچ، استاد مؤسسه شیمی ماکرو مولکولی دانشگاه RTWH آخن، آلمان است.

لوئیزا چیوبانو محقق و سرپرست تیم در کمیسیون انرژی اتمی و انرژی های جایگزین (CEA) فرانسه است.

علوم اعصاب بنیادی

شرح

نسخه چهارم علوم اعصاب بنیادی خود را به عنوان ارائه ای جذاب و جامع از رشته علوم اعصاب، از مولکول ها تا شناخت، دوباره ابداع می کند. این کتاب کامل اما مختصر و با مصور فراوان، از یک بخش مقدماتی که شامل نوروآناتومی بنیادی است، ساخته شده و در ادامه به علوم اعصاب سلولی و مولکولی، رشد، سیستم‌های حسی، سیستم‌های حرکتی، سیستم‌های تنظیمی، و علوم اعصاب رفتاری و شناختی می‌پردازد. این کتاب برای ارائه خدمات بهتر به مخاطبان خود در علوم اعصاب و جوامع پزشکی مجدداً ساخته شده است.

این فصل شامل بیش از 100 جعبه است که شرایط بالینی، تکنیک ها و سایر موضوعات خاص را توصیف می کند. هر فصل از طریق یک فرآیند بررسی کامل انجام شد و به کتاب لحن یکنواختی داد. فصل‌ها توسط دانشمندان برجسته‌ای نوشته شده‌اند که در موضوعاتی که پوشش می‌دهند متخصص هستند.

لیزر در یک میکرودیسک سیلیکونی هیبریدی کمیاب

نشان می دهد که بهره نوری و لیزر در یک تشدید کننده میکرودیسک سیلیکونی خاکی کمیاب هیبریدی فوق فشرده در 1.9 میکرومتر، با بازده شیب داخلی 60 درصد و توان خروجی بیش از 1 مگاوات روی تراشه منتشر می شود. لیزر تولیوم با استفاده از مراحل پس پردازش در دمای پایین و ساده در مقیاس ویفر ساخته شده است که پتانسیل ادغام در مقیاس بزرگ تقویت کننده های یکپارچه باند 2 میکرومتر و منابع نور را در میکروسیستم های فوتونی سیلیکونی پیشرفته باز می کند.

حالت و پلاریزاسیون-تقسیم مولتی پلکس بر اساس نیوبات لیتیوم بارگیری شده با نیترید سیلیکون بر روی پلت فرم عایق

حالت و پلاریزاسیون-تقسیم مالتی پلکس روی یک لایه نازک لیتیوم نیوبات روی پلت فرم عایق (LNOI). با معرفی نیترید سیلیکون به عنوان ماده بارگیری در بالای تراشه فوتونیک LNOI، دستگاه ها را می توان با مدولاتورهای الکترواپتیکی پرسرعت ادغام کرد تا به مدارهای مجتمع فوتونیک با ظرفیت بالا و کم هزینه مناسب برای کاربردهای ارتباط داده دست یابد، در حالی که از اچ کردن مستقیم جلوگیری می کند. لیتیوم نیوبات

مجله بیوفوتونیک

تصویربرداری بازتابی تراهرتز موج پیوسته یک ابزار بالقوه برای بافت‌های بیولوژیکی است. بر اساس سیستم تصویربرداری بازتابی تراهرتز موج پیوسته خانگی ما، تأثیر حالت پلاریزاسیون و پنجره بازتابی بر عملکرد تصویربرداری به صورت تئوری و تجربی مورد مطالعه قرار می‌گیرد و تطابق خوبی را نشان می‌دهد. با در نظر گرفتن اطلاعات نمونه و کنتراست تصویر، امواج تراهرتز پلاریزه p توصیه می شود. علاوه بر این، با توجه به شناسایی مرز نمونه و کنتراست تصویر، معیارهای انتخاب برای پنجره بازتاب پیشنهاد شده است. این کار به بهبود عملکرد تصویربرداری بازتابی تراهرتز موج پیوسته و تسریع تصویربرداری تراهرتز در کاربردهای بیولوژیکی کمک خواهد کرد.

نانولیزرهای پلاسمونیک: نانولیزرهای پلاسمونیک: به دنبال شرایط لیزری شدید در مقیاس نانو

نانولیزرهای پلاسمونیک با استفاده از حالت‌های حفره پلاسمونیک حد پراش می‌توانند شرایط لیزری شدید را با محدودیت نوری بسیار بالا دنبال کنند. پیشرفت‌های اخیر در نانولیزرهای پلاسمونیک از هر دو جنبه نظری و تجربی

ده سال اسپاسرها و نانولیزرهای پلاسمونیک

یک نانولیزر مبتنی بر حالت شکاف پلاسمونیک فلز-عایق-نیمه هادی-عایق-فلز، که در آن محصور شدن عمودی با استفاده از یک ساختار ناهمگن دوتایی به دست آمد. b نانولیزر پلاسمونیک مبتنی بر حالت پلاسمونیک نانوسیم دوبعدی محدود35. c Spaser بر اساس حالت سه بعدی نانوذرات فلزی محدود شده است

خلاصه

ده سال پیش، سه تیم به طور آزمایشی اولین اسپاسرها یا نانولیزرهای پلاسمونیک را پس از اینکه مفهوم اسپاسر برای اولین بار به صورت نظری در سال 2003 مطرح شد، به نمایش گذاشتند. مروری بر پیشرفت قابل توجهی که در 10 سال گذشته به دست آمده در اینجا همراه با زمینه اصلی و اصلی ارائه شده است. انگیزه های این تحقیق پس از یک مقدمه کلی، ابتدا خواص اساسی اسپاسرها را خلاصه می کنیم و انگیزه های اصلی را که منجر به اولین نمایش اسپاسرها و نانولیزرها شده است، مورد بحث قرار می دهیم. این با مروری بر پیشرفت های مهم تکنولوژیکی، از جمله کاهش آستانه لیزر، مدولاسیون دینامیکی، عملیات دمای اتاق، تزریق الکتریکی، کنترل و بهبود اسپاسرها، عملکرد آرایه اسپاسرها، و کاربردهای منتخب اسپاسرهای تک ذره ای دنبال می شود. چشم اندازهای تحقیقاتی در رابطه با چندین جهت توسعه ارائه شده است، از جمله کوچک سازی بیشتر، رابطه با تراکم بوز-اینشتین، اتصالات متقابل جدید مبتنی بر اسپاسر، و سایر ویژگی های اسپاسرها و لیزرهای پلاسمونیک که هنوز محقق نشده اند یا چالش هایی که هنوز وجود دارد. غلبه شود

معرفی

در میان اکتشافات و اختراعاتی که علم، فناوری و به طور کلی تمدن را به شکلی که ما می شناسیم تعریف کرده است، اختراع لیزر در 60 سال پیش خودنمایی می کند.1،2،3. لیزرها قابلیت منحصر به فردی را برای تمرکز انرژی به شکل تابش منسجم در کمترین حجم فاز-فضای ممکن در اپتیک فراهم می کنند. این اجازه می دهد تا پرتوهای منسجم با حداقل واگرایی زاویه ای یا تمرکز تابش به کوچکترین نقاط ممکن، با اندازه های کمتر از نیم طول موج. لیزرها همچنین امکان تمرکز انرژی نوری در حوزه زمانی را به کوتاه‌ترین پالس‌های ممکن، با مدت زمانی در حد یک چرخه نوری می‌دهند، و دسترسی به پدیده‌های زیرسیکلی با مدت زمان‌هایی در حدود ۱۰۰ آتوثانیه را فراهم می‌کنند.

از نظر تاریخی، لیزرها به دلیل تک رنگی بودن، شدت بالا و واگرایی پرتوی پایین خود منادی شده بودند. با این حال، امروزه، انتشار تحریک‌شده به‌عنوان ابزاری برای مهندسی میدان‌های نوری با فرکانس‌های مشخص، ویژگی‌های آماری، پلاریزاسیون‌ها و پروفایل‌های فضایی استفاده می‌شود. دامنه برنامه های کاربردی بسیار گسترده است. مینیاتورسازی همیشه یک موضوع دائمی تحقیقات در فوتونیک بوده است. تنها 2 سال پس از اولین لیزر 3 میمن، لیزرهای نیمه هادی 6 پدیدار شدند که مرتبه ای کوچکتر بودند. از نظر فناوری، لیزرهای نیمه هادی به طور طبیعی فشرده تر هستند، اما با ظهور هتروساختارها7، آنها همچنین قادر به کار با توان کمتر تحت تزریق الکتریکی، حتی تحت انرژی باتری شدند. از آنجایی که مقیاس بندی و ادغام ترانزیستور انقلاب های میکروالکترونیک و کامپیوتر را به حرکت در می آورد، ادغام میکروالکترونیک با فوتونیک برای مدت طولانی غیرقابل اجتناب تلقی می شد. هنگامی که کوچکترین ابعاد لیزرها سرانجام به مقیاسهای طول موجی در دهه 1990 رسیدند (مثلاً رجوع کنید به شماره 9)، آنها هنوز چندین مرتبه بزرگتر از ترانزیستورها بودند. با این حال، مشخص شد که تشدید کننده های نوری در مقیاس میکرو و نانو را می توان برای کنترل انتشار خود به خودی مورد استفاده قرار داد. از این پارادایم، کنترل انتشار خود به خودی به عنوان یک موضوع مدرن تحقیقاتی در زمینه نانولیزرها پدیدار شد.

در آغاز هزاره، نانولیزرهای کریستال فوتونیک (PC) با پمپ نوری در میان کوچک‌ترین دستگاه‌ها بودند. دیگر اشکال لیزرهای کوچک به زودی از اوایل دهه 2000 شروع شد، مانند لیزرهای نانوسیمی 12،13،14،15،16. با این حال، تلاش برای کاهش اندازه تشدید کننده، تولید چنین لیزرهای کامپیوتری کوچکی را که تحت تزریق الکتریکی کار می کنند، بسیار دشوار کرد. تماس‌های فلزی که از نزدیک به حفره نزدیک می‌شدند ناگزیر باعث تلفات پراکندگی و جذب شدند. عوارض رسانش حرارتی ضعیف و پایداری مکانیکی کم نیز به وجود آمد زیرا این دستگاه ها از غشاهای معلق نازک مواد نیمه هادی ساخته شدند. در همین حال، بسیاری از مطالعات بر روی موجبرهای فلزی، احتمال محصور شدن در فراتر از محدوده طول موج نور را نشان می‌دهد. از آنجایی که چنین رویکردهایی باعث تلفات فلزی شدند، استراتژی‌های افزایش یکپارچه نیز برای طولانی‌تر کردن انتشار نور ابداع شدند. عنصر نهایی، و کلید کاهش موثر اندازه فیزیکی لیزرها، ظهور حفره های مبتنی بر فلز بود که در حالت دی الکتریک 27 یا حالت پلاسمونیک در سال 200728 کار می کردند. لیزر29،30،31،32: محصور کردن نوری، بازخورد، تماس های الکتریکی و مدیریت حرارتی33،34،35،36. چنین رویکردهایی متکی به فلزات برای حمایت از امواج الکترومغناطیسی سطحی بود که از نوسانات الکترونی برای ارتقای محصور شدن نوری استفاده می کردند. برگمن و استاکمن 33 بودند که برای اولین بار در سال 2003 متوجه شدند که این امواج پلاسمون سطحی نیز می توانند با انتشار تحریک شده تقویت شوند. بنابراین، مفهوم اسپاسر (مخفف برای تقویت پلاسمون سطحی با انتشار تحریک شده تشعشع) متولد شد.