وبلاگ
ساختار مارپیچی درناژ و اهمیت آن چیست؟
درناژ در علم پزشکی به فرایند هدایت و خروج مایعات اضافی از یک بافت یا حفره بدن گفته میشود که برای حفظ تعادل بین مایعات بدن و جلوگیری از التهاب محل زخم و خونریزی ضروری است. “ساختار مارپیچی درناژ” در برخی اندامها مانند گوش داخلی یا کلیه، نقشی حیاتی در تنظیم جریان و فشار مایعات دارد. طراحی مارپیچی این ساختار موجب میشود جریان مایع به شکل کنترل شده انجام گیرد و انتقال آن با کمترین میزان گرفتگی انجام شود. چنین طراحی باعث حفظ عملکرد دقیق سلولها، پیشگیری از تجمع مایع و حفظ سرعت طبیعی تبادل مواد در محیط بافتی میشود.
برای استعلام قیمت محصولات کامیاب طب آریا، همین حالا با کارشناسان ما تماس بگیرید!
چرا به این طراحی ساختار مارپیچی درناژ گفته می شود؟
در ابتدا به اهمیت “ساختار مارپیچی درناژ” اشاره می کنیم این ساختار نوعی مسیر یا مجرای خروج مایع در بدن است که شکل آن به جای مشتقیم به صورت چرخشی یا مارپیچی است. این نامگذاری به خاطر فرم هندسی آن است؛ یعنی مایعات بدن مثل مایع گوش داخلی یا ادرار در کلیه در کانالهایی حرکت میکند که به شکل پیچخورده خلق شدهاند. این چرخش باعث میشود جریان مایع آهستهتر و پایدارتر باشد و در نهایت از تجمع یا فشار ناگهانی در یک نقطه جلوگیری شود. در واقع، واژه “مارپیچ” به شکل فیزیکی این وسیله و واژه “درناژ” به عملکرد آن در تخلیه و تنظیم مایعات بدن مربوط است، اشاره دارد.
ساختار مارپیچی درناژ در گوش داخلی چگونه کار میکند؟
در ساختار فیزیولوژیک گوش داخلی، حلزون گوش (کوکلئا) ساختاری ظریف و مارپیچی است که با استفاده از مایع داخل خود امواج صوتی را به سیگنالهای عصبی تبدیل میکند. حرکت مایع داخل حلزون گوش یا همان اندولنف،با ایجاد پیام عصبی پایه اصلی درک صدا و حفظ تعادل است. “ساختار مارپیچی درناژ” در این ناحیه مانند مسیر هدایتکنندهای عمل میکند که جریان اندولنف را به شکلی منظم و پیوسته در مجاری سهگانه گوش داخلی هدایت مینماید، این نظم باعث میشود سلولهای مویی حساس در امتداد حلزون، هرکدام به گستره مشخصی از فرکانس صدا پاسخ دهند.
طراحی مارپیچی حلزون به علت های زیر اهمیت دارد:
- صرفهجویی در فضا
- تثبیت فشار مایع
- جلوگیری از نوسانات ناگهانی
هماهنگی دقیق میان ساختار مارپیچ حلزون گوش طوری که هر مارپیچ با چه زاویه و چه اندازه ای پیچ خورده باشد و چه جهتی در اندولنف ایجاد کند، حرکت اندولنف سریع یا کند باشد و چطور پیام بین سلولهای عصبی و حسی منتقل شود، شنیدن شفاف و تعادل بدنی را ممکن میسازد. در راستای بحث پیرامون ابزارهای تخصصی و کانالهای هدایتی در پزشکی، لازم به ذکر است که در بخشهای دیگر درمان و جراحی، تجهیزات پیچیدهای مانند نیز استفاده میشوند. لوله تراشه دبل لومن ابزاری تخصصی است که در بیهوشی و جراحی قفسه سینه به کار میرود و دارای دو مجرای مجزا است که امکان تهویه انتخابی ریهها را فراهم میآورد؛ این لوله به جراح اجازه میدهد در حین عمل، تنها یک ریه را تهویه کند و ریه دیگر را موقتاً از کار بیندازد.
ارتباط ساختار مارپیچی درناژ با کلیه و سیستم دفع چیست؟
در کلیه، میلیونها واحد ریز یا همان سلول به نام نفرون وجود دارد که هرکدام وظیفه اصلی تصفیه خون و تولید ادرار را بر عهده دارند. هر نفرون از بخشی به نام توبول یا به عبارت ساده تر لوله ادراری تشکیل شده است که مسیر عبور مایع تصفیهشده از خون هستند. توبولهای گفته شده به صورت مارپیچی و پیچخورده در بافت کلیه آرایش یافتهاند تا مایع بتواند با سرعتی از آنها عبور کند که فرآیند بازجذب آب، نمک و مواد مفید با دقت انجام شود. با توجه به عملکرد و وظیفه “ساختار مارپیچی درناژ” در تنظیم سرعت جریان مایع و جلوگیری از افزایش ناگهانی فشار سبب می شود مایع خروجی سلول های بدن بدون آسیب به بافتها به لگنچه کلیه و سپس به حالب هدایت شود. چنین ساز و کار پیچدار و منظمی، کارایی سیستم دفع و حفظ تعادل آب و الکترولیت بدن را تضمین میکند.
این ساختار بخشی از یک سیستم درناژ بسته است؛ به این معنا که مایع در مسیری بسته و کنترلشده، بدون تماس با محیط بیرون، درون بدن جریان مییابد تا از نشت، آلودگی یا تغییر فشار ناگهانی جلوگیری شود. چنین سامانهای باعث میشود مایع خروجی با نظم کامل به لگنچه کلیه و سپس به حالب هدایت گردد و تعادل آب و الکترولیت بدن پایدار بماند.
اختلال در ساختار مارپیچی درناژ چه پیامد هایی دارد؟
با توجه به موارد گفته شده عملکرد حیاتی “ساختار مارپیچی درناژ” برای حفظ تعادل مایعات و فشار در اندامهای حساس، به ویژه در گوش داخلی، روشن شده است. اما وقتی این ساختار دچار اختلال شود، چه اتفاقی می افتد؟ قطعا به تمامی قسمت های مربوط به این سیستم آسیب وارد شده و سبب بروز اختلال در عملکرد صحیح آنها می شود که به طور دقیق تر در ادامه بررسی می شود:
تجمع مایع (اندولنف) در گوش داخلی:
همانطوز که گفته شد ساختار مارپیچی درناژ وظیفه دارد مایع اندولنف را بهصورت پیوسته و با فشار یکسان و بدون نوسان در حلزون گوش و مجاری نیمدایره گردش دهد. هرگونه انسداد یا کاهش جریان باعث تجمع مایع و افزایش فشار در این مجاری میشود.
افزایش فشار و تخریب سلول های حسی
افزایش فشار در محفظههای شنوایی که عمدتا در گوش داخلی قرار گرفته اند، بهخصوص در ناحیه کوکلئا یا همان حلزون گوش، میتواند باعث فشردگی بی جهت سلولهای مویی و عصبی شود. این سلولها مسئول تبدیل ارتعاشات مکانیکی به سیگنال عصبی برای شنوایی هستند؛ فشار بیش از حد موجب آسیب سلولی و کاهش حساسیت شنوایی میگردد. در نتیجه فرد دچار کم شنوایی یا گم شدگی شنوایی می شود.
بروز سرگیجه و اختلال تعادل
در مجاری نیمدایره (vestibular canals) که در گوش داخلی قرار دارد، نوسان غیرعادی جریان مایع مثل افزایش آن، تعادل پیامهای عصبی را مختل میکند و در نتیجه احساس چرخش، عدم ثبات هنگام راهرفتن یا سرگیجه ناگهانی به فرد دست می دهد که از نشانههای کلاسیک اختلال در ساختار مارپیچی درناژ محسوب میشود.
کاهش شنوایی تدریجی
تداوم فشار یا التهاب ناشی از اختلال درناژ میتواند به از بین رفتن برگشتناپذیر سلولهای گیرنده صدا منجر شود. این آسیب معمولاً ابتدا در فرکانسهای بالا آغاز میشود و در صورت درماننشدن، به کاهش شنوایی گسترده تبدیل میشود.
وزوز گوش (Tinnitus)
تغییر فشار در کانالهای شنوایی یا نوسان در حرکت مایع ممکن است باعث ارسال پیامهای عصبی اشتباه به مغز شود و فرد صدایی دائمی شبیه زنگ یا وزوز در گوش خود احساس کند.
در مجموع، اختلال در ساختار مارپیچی درناژ تعادل دقیق بین جریان مایعات، فشار داخلی و سلامت سلولهای شنوایی را بر هم میزند. پیامد آن بروز اختلالات حسی در سیستم شنوایی و وستیبولار است که خود را به شکل سرگیجه، کاهش شنوایی یا وزوز گوش نشان میدهد.
مارپیچی درناژ با ساختارهای درناژ خطی در بدن چه تفاوتی دارد؟
سامانههای درناژ در بدن به دو دسته کلی خطی و پیچیده تقسیم میشوند. ساختارهای خطی عمدتاً وظیفه انتقال سریع را بر عهده دارند اما “ساختار مارپیچی درناژ” در اندامهایی با نیازهای فیزیولوژیکی دقیقتر، مانند گوش داخلی، به کار میرود. تفاوت هندسی این دو ساختار، تعیینکننده اصلی راندمان تنظیم فشار و جذب مواد است که در جدول زیر دقیق تر مورد بررسی قرار می گیرد:
| ویژگی | ساختار مارپیچی درناژ | ساختار درناژ خطی |
| نحوه جایگذاری | مسیر پیچیده، چرخشی و مارپیچ | مسیر مستقیم و با کمینه پیچخوردگی |
| وظیفه اصلی | تنظیم دقیق جریان و فشار، بازجذب فعال | انتقال سریع و حجم بالا (Bulk Flow) |
| تاثیر | بهینهسازی جذب یا تبادل مواد | بهینهسازی سرعت تخلیه |
| محل قرار گیری | توبولهای نفرون، مجاری اندولنف گوش | حالبها، مجاری لنفاوی بزرگ |
این مقایسه نشان میدهد که انتخاب نوع درناژ در سامانههای بیولوژیکی تابع نیازهای عملکردی است. ساختار مارپیچی به دلیل افزایش طول مسیر و سطح تماس، بهطور اختصاصی برای فرآیندهایی که نیاز به تبادل مواد و تنظیم دقیق فشار دارند، به کار گرفته میشود. در مقابل، ساختارهای خطی برای انتقال بدون تأخیر مایعات در حجم بالا بهینه شدهاند.
از ساختار مارپیچی درناژ چه الهاماتی در طراحی پزشکی گرفته می شود؟
در سالهای اخیر، اصول طراحی و عملکردی “ساختار مارپیچی درناژ” در طراحی ابزارهای زیستپزشکی به عنوان راه حلی برای پایداری و انتقال مایعات در سامانههای بسته مانند اندام های بدن مورد توجه قرار گرفته است. مهندسان زیستفناوری از سازو کار چرخشی و کنترل فشار این ساختار در ساخت تجهیزات درمانی و فیلتراسیون استفاده میکنند تا جریان مایع درون بدن یا دستگاههای پزشکی به شکل ایمن و یکنواخت هدایت شود.
کاربردهای الهامگرفته از این ساختار در پزشکی:
- طراحی لولههای درناژ مارپیچی برای تخلیه مایعات پس از جراحی، با هدف جلوگیری از انسداد و حفظ سرعت یکنواخت جریان.
- توسعه ایمپلنتهای گوش داخلی و کاشت حلزون، با الگوبرداری از هندسه مارپیچی کوکلیا جهت افزایش دقت انتقال سیگنالهای صوتی و کاهش آسیب بافتی.
- استفاده در سامانههای میکروفلویدیک آزمایشگاهی برای کنترل دقیق حجم و فشار مایع در مقیاس میکروسکوپی.
- طراحی فیلترهای زیستپزشکی و سامانههای جذب دارو، بر اساس مسیرهای مارپیچی جهت افزایش سطح تماس و بازده انتقال ماده.
- کاربرد در تولید تجهیزات زهکشی هوشمند زخم، که جریان مایع را به صورت خودتنظیم و بدون نیاز به بازبینی مداوم هدایت میکند.
به طور کلی، تقلید از ساختار مارپیچی درناژ، زمینهساز تحول در فناوریهای پزشکی نوین شده است؛ چرا که این طراحی هندسی، ثبات جریان، کاهش آسیب سلولی و کنترل طبیعی فشار را فراهم میکند و ازدید علم مهندسی زیستی یک مدل پایدار و قابل اعتماد تلقی میشود.
