הנדסה ביו-רפואית

מקור: פיימן שהביגי-רודפושטי וסינה שהבזמהאמדי, המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת קונטיקט, סטוררס, קונטיקט מיקרוסקופים אופטיים קיימים כבר מאות שנים, ובעוד הם הגיעו למגבלה התיאורטית שלהם של רזולוציה לפני עשרות שנים, ציוד וטכניקות חדשות, כגון עיבוד תמונה קונפוקלית ודיגיטלית, יצרו נישות חדשות בתחום ההדמיה האופטית. המיקרוסקופים האופטיים הטובים ביותר יהיו בדרך כלל רזולוציה עד 200 ננומטר בתנאים אידיאליים. עם זאת, מיקרוסקופים אופטיים מוגבלים על ידי עקיפה של גלים, פונקציה של אורך הגל, שהוא סביב 500...

מקור: פיימן שהביגי-רודפושטי וסינה שהבזמהאמדי, המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת קונטיקט, סטוררס, קונטיקט מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) הוא מכשיר המשתמש בקרן אלקטרונים כדי לדמות באופן לא מובנה ולאפיין חומרים מוליכים בחלל ריק. כאנלוגיה, קרן אלקטרונים היא ל- SEM כמו האור למיקרוסקופ האופטי. ההבדל הוא שמיקרוסקופ האלקטרונים מניב תמונות ברזולוציה והגדלה גבוהות בהרבה. למיקרוסקופים האופטיים הטובים ביותר יש בדרך כלל רזולוציה של עד 200 ננומטר, בעוד ש- SEMs בדרך כלל טוענים לרזולוציה של 0.5 ננומטר. זאת...

מקור: פיימן שהביגי-רודפושטי וסינה שהבזמהאמדי, המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת קונטיקט, סטוררס, קונטיקט חלקיקים שימשו יותר ויותר מחקר לקראת משלוח תרופות ממוקדות ושחרור תרופות מבוקרות. בעוד שרוב החלקיקים האלה פותחו כחלקיקים פולימריים או ליפוזומאליים בגלל תאימות ביולוגית שלהם, יש מגמה במחקר הנוכחי לקראת השימוש בננו-חלקיקים מתכתיים ומגנטיים. חלקיקים מתכתיים אלה שימשו במקור כסוכן ניגודיות בהדמיה, אך ההתקדמות האחרונה הראתה עד כמה הם יכולים להיות חשובים באספקת תרופות וגנים ובטיפולים. חלקיקי זהב,...

מקור: אמיליה ר. אדלספרגר, אוון ה. פיליפס וקרייג ג'יי גורגן, בית הספר להנדסה ביו-רפואית של ולדון, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה מערכות אולטרסאונד בתדר גבוה משמשות לרכישת תמונות ברזולוציה גבוהה. כאן, השימוש במערכת חדשנית ביותר יודגם כדי לדמיין את המורפולוגיה ואת המודינמיקה של עורקים ורידים פועמים קטנים שנמצאו בעכברים וחולדות. אולטראסאונד היא שיטה זולה יחסית, ניידת ורב-תכליתית להערכה לא פולשנית של כלי דם בבני אדם, כמו גם בעלי חיים גדולים וקטנים. אלה הם מספר יתרונות מרכזיים שמציעה...

מקור: חנה ל. קאבול1,ארווין ה. סופריאטנה1,ג'ון ג'יי בויל2 וקרייג ג'יי גורגן1 1 בית הספר וולדון להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה 2 הנדסת מכונות ומדעי החומרים, אוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס, סנט לואיס, מיזורי ההתנהגות המכנית של רקמות רכות, כגון כלי דם, עור, גידים ואיברים אחרים, מושפעת מאוד מהרכב האלסטין והקולגן שלהם, המספקים גמישות וכוח. כיוון הסיבים של חלבונים אלה תלוי בסוג הרקמה הרכה ויכול לנוע בין כיוון מועדף אחד לרשתות רשת מורכבות, אשר יכול להשתנות ברקמה חולה. לכן,...

מקור: גורנייט ס. סנגה וקרייג ג'יי גורגן, בית הספר להנדסה ביו-רפואית של ולדון, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה טומוגרפיה פוטואקוסטית (PAT) היא שיטת הדמיה ביו-רפואית מתפתחת המשתמשת בגלים אקוסטיים שנוצרו על ידי אור כדי לקבל מידע קומפוזיציה מרקמות. PAT יכול לשמש כדי לדמיין דם ורכיבי שומנים, אשר שימושי עבור מגוון רחב של יישומים, כולל הדמיה לב וכלי דם וגידול. לטכניקות הדמיה הנמצאות בשימוש כיום יש מגבלות מובנות המגבילות את השימוש בהן עם חוקרים ורופאים. לדוגמה, זמני רכישה ארוכים, עלויות גבוהות,...

מקור: פרדריק ו. דאם וקרייג ג'יי גורגן, בית הספר להנדסה ביו-רפואית של ולדון, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה בסרטון זה, שדה גבוה, הדמיית תהודה מגנטית קטנה-נשא (MRI) עם ניטור פיזיולוגי הוא הודגם לרכוש לולאות cine מגודר של מערכת הלב וכלי הדם מורין. הליך זה מספק בסיס להערכת תפקוד החדר השמאלי, הדמיית רשתות כלי הדם וכימות תנועת האיברים עקב הנשימה. שיטות הדמיה לב וכלי דם קטנות דומות כוללות אולטרסאונד בתדר גבוה וטומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (CT); עם זאת, כל מודאליות משויכת לפשרות שיש לקחת בחשבון.

מקור: ג'וזף ס. מוסקט, ויטלי ל. רז וקרייג ג'יי גורגן, בית הספר להנדסה ביו-רפואית של ולדון, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה מטרת הסרטון היא לתאר את ההתקדמות האחרונה של סימולציות דינמיות של נוזלים חישוביים (CFD) המבוססות על כלי כלי ים ספציפי למטופל או לבעלי חיים. כאן נוצרו פילוחי כלי שיט מבוססי נושא, ובאמצעות שילוב של קוד פתוח וכלים מסחריים, נקבע פתרון מספרי ברזולוציה גבוהה בתוך מודל זרימה. מחקרים רבים הראו כי התנאים המודינמיים בתוך vasculature להשפיע על התפתחות והתקדמות של טרשת עורקים,...

מקור: ארווין ה. סופריאטנה1, קלסי א. בולנס2 וקרייג ג'יי גורגן1 1 בית הספר וולדון להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה 2 המחלקה לביוכימיה, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה הדמיית פלואורסצנטיות כמעט אינפרא-אדום (NIRF) היא טכניקה אופטית מרגשת המשתמשת בבדיקות פלואורסצנטיות כדי לדמיין מכלולים ביומולקולריים מורכבים ברקמות. הדמיית NIRF יש יתרונות רבים על פני שיטות הדמיה קונבנציונליות עבור הדמיה לא פולשנית של מחלות. שלא כמו טומוגרפיה ממוחשבת בפליטת פוטון יחיד (SPECT)...

מקור: חמנה ג'יי קורשי וקרייג ג'יי גורגן, בית הספר להנדסה ביו-רפואית של ולדון, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה כאן נוקד את קווי הדמיון העיקריים וההבדלים של טכניקות מדידת לחץ דם לא פולשניות בין בני אדם ומכרסמים ונבחן את העקרונות ההנדסיים השולטים בלחץ הדם. העקרונות השולטים בטכנולוגיית השרוול הנוכחית לרכישת לחצים סיסטוליים ודיאסטוליים יידונו גם הם. חפתים הזמינים מסחרית המתחברים למכשירים ניידים הם בדרך כלל קומפקטיים וניידים, ובכך מאפשרים לבצע מדידות כמעט בכל מקום. חפתים לא פולשניים, ניידים...

מקור: פיימן שהביגי-רודפושטי וסינה שהבזמהאמדי, המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת קונטיקט, סטוררס, קונטיקט אלקטרוקרדיוגרפיה היא גרף המתועד על ידי שינויים פוטנציאליים חשמליים המתרחשים בין אלקטרודות שהונחו על פלג פלג עליון של המטופל כדי להדגים פעילות לבבית. אות אק"ג עוקב אחר קצב הלב ומחלות לב רבות, כגון זרימת דם לקויה ללב וחריגות מבניות. פוטנציאל הפעולה שנוצר על ידי התכווצויות של דופן הלב פורש זרמים חשמליים מהלב בכל הגוף. הזרמים החשמליים המתפשטים יוצרים פוטנציאלים שונים בנקודות בגוף, אשר ניתן...

מקור: פיימן שהביגי-רודפושטי וסינה שהבזמהאמדי, המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת קונטיקט, סטוררס, קונטיקט במשך למעלה מ-4,000 שנה, תפרים שימשו כהתערבות רפואית. הרשומות המוקדמות ביותר מצביעות על פשתן היה הביו-חומרים של בחירה. על פי דיווחים, קגוט, שעדיין נמצאת בשימוש כיום, שימשה לטיפול בגלדיאטורים בסביבות 150 לספירה. כיום, ישנם חומרים רבים המשמשים לתפרים. תפרים מסווגים לפי הרכבם (טבעי או סינתטי) וספיגתם (לא ניתנת לתיקון או ניתנת לתיקון). תפרים הניתנים לשחזור (או נספגים) מתפרקים בגוף באמצעות...

מקור: פיימן שהביגי-רודפושטי וסינה שהבזמהאמדי, המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת קונטיקט, סטוררס, קונטיקט זו עובדה לא ידועה שהתגלית והשימוש (בשוגג) בצילומי רנטגן זכו בפרס נובל הראשון אי פעם לפיזיקה. תמונת הרנטגן המפורסמת של ידה של אשתו של ד"ר רונטגן משנת 1895 ששלחה גלי הלם דרך הקהילה המדעית נראית כמו רוב תמונות הרנטגן הרפואיות הדו-ממד המודרניות. למרות שזו לא הטכנולוגיה החדשה ביותר, הדמיית ספיגת קרני רנטגן היא כלי הכרחי וניתן למצוא אותה במעבדות המחקר והפיתוח והאוניברסיטאי המובילות בעולם, בתי...

מקור: לינדסי ק. לפלי1,2,סטיבן מ. דאבי1,טימותי א. באטרפילד3,4 וסינה שהבזמוהמדי5, 1 המחלקה לקינסיולוגיה, אוניברסיטת קונטיקט, סטורים, CT; 2 המחלקה לכירורגיה אורתופדית, מרכז הבריאות של אוניברסיטת קונטיקט, פרמינגטון, CT; 3 המחלקה למדעי השיקום, אוניברסיטת קנטאקי, לקסינגטון, KY; 4 המרכז לביולוגיה של שרירים, המחלקה לפיזיולוגיה, אוניברסיטת קנטאקי, לקסינגטון, KY; 5 המחלקה להנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת קונטיקט, סטורים, CT פגיעה ברצועה הצולבת (ACL) של הברך מגבירה באופן דרמטי את הסיכון לדלקת מפרקים...

מקור: אלישה ג'י ברמן, ג'יימס א. שאקר וקרייג ג'יי גורגן, בית הספר להנדסה ביו-רפואית של ולדון, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה כאן נדגים את היסודות של טומוגרפיה ממוחשבת בפליטת פוטון יחיד/טומוגרפיה ממוחשבת (SPECT/CT) באמצעות עכברים. הטכניקה כוללת הזרקת רדיונוקליד לעכבר, הדמיה של החיה לאחר הפצתו בכל הגוף, ולאחר מכן שחזור התמונות המיוצרות כדי ליצור ערכת נתונים נפחית. זה יכול לספק מידע על אנטומיה, פיזיולוגיה, חילוף החומרים כדי לשפר את אבחון המחלה ולעקוב אחר התקדמותה. במונחים של נתונים שנאספו,...