یکی از انواع ایمپلنت‌هایی که کاربرد زیادی پیدا کرده، ایمپلنت‌های مغزی است که از سال‌ها پیش به‌عنوان یک فناوری بی‌سیم ابداع شده است.

بازار ۱۰ میلیارد دلاری در انتظار ایمپلنت‌های مغزی

به گزارش گروه رسانه‌های دیگر خبرگزاری آنا، از عمر ایمپلنت‌ها و فناوری‌های پوشیدنی و نوین حدودا یک دهه می‌گذرد و به‌نوعی فناوری جدیدی محسوب می‌شود که قابلیت بسیار بالایی از خود نشان داده که از آن می‌توان در کنترل کیفیت سلامت افراد به‌طور فردی و به‌عنوان کاربردهای درمانی استفاده کرد. این موضوع ویژه در درجه اول بر مواد کاربردی و الکترونیکی، فناوری و قابلیت‌های حسگرها و راه‌حل‌های انرژی مرتبط با دستگاه‌های پوشیدنی و کاشتنی در کاربردهای مراقبت بهداشتی تمرکز دارد. درواقع، گسترده‌ترین موارد استفاده از این فناوری نوین در حوزه سلامت است.

در ایمپلنت‌ها از مواد کاربردی مانند نانومواد استفاده می‌شود که ابعاد آنها کاهش یافته و ویژگی‌های منحصربه‌فردی پیدا کرده‌اند که امکان ادغام یکپارچه با بافت‌ها و اندام‌های نرم و قابل انعطاف را پیدا می‌کنند تا تعامل و رابطه خوبی را برای عملکردهای حسی و درمانی پیدا کنند. محققان پیشرفت‌ها و فناوری‌های اخیر را در قالب نانومواد اورگانیک و غیراورگانیک و فناوری‌های پرینت افزوده برای تولید و توسعه دستگاه‌های نرم و قابل جذب زیستی معرفی می‌کنند. نانومواد که نانوذرات، نانوالیاف، غشاهای نانویی و هیدروژل‌ها را شامل می‌شوند، مزیت‌هایی را از نظر زیست سازگار بودن و تجزیه‌پذیری ارائه می‌دهند. فناوری‌های مختلف پرینت مانند پرینت نمایشگر، پرینت جوهرافشان و پرینت جت آئروسل در تولید دستگاه‌ها و وسایل ایمپلنت مورد استفاده قرار می‌گیرند.


بیشتر بخوانید:

ساخت ایمپلنت حاوی نانوپوشش برای رفع نقص استخوان آسیب‌دیده


اغلب این ایمپلنت‌ها، تراشه‌هایی هستند که زیر پوست یا داخل بدن کار گذاشته می‌شوند و بافت آنها به‌گونه‌ای است که با اندام‌های بدن سازگاری لازم را پیدا می‌کند. در میان بسیاری از دستگاه‌هایی که برای این منظور استفاده می‌شوند، الکترودهای نرم یکی از حیاتی‌ترین دستگاه‌ها برای ثبت سیگنال‌های الکتروفیزیولوژی تهاجمی و غیرتهاجمی به‌کار می‌روند. پیشرفت‌های اخیر دستگاه‌های مراقبت بهداشتی پوشیدنی نرم برای نظارت مستمر بر سیگنال‌های فیزیکی، الکتروفیزیولوژیکی، شیمیایی و بیولوژیکی نیز مورد بحث قرار گرفته است.

سرآغاز ایمپلنت‌های مغزی

یکی از انواع ایمپلنت‌هایی که کاربرد زیادی پیدا کرده، ایمپلنت‌های مغزی است که از سال‌ها پیش به‌عنوان یک فناوری بی‌سیم ابداع شده که به موج جدیدی از ابزارهای کنترل‌کننده سلامت این امکان را می‌دهند که در داخل بدن ازجمله قلب، کبد و حتی مغز کار گذاشته می‌شود. به گزارش گاردین، فناوری شارژ بی‌سیم که به «انتقال بی‌سیم میدانی» هم شناخته می‌شود، می‌تواند انرژی را به دستگاه‌های الکترونیکی کوچکی مانند حسگرها، ضربان سازها و محرک‌های عصبی برساند که در اعماق بدن تعبیه شده‌اند. آنها را می‌توان به اندازه یک کارت اعتباری که خارج از بدن قرار داده شده، شارژ کرد.

به این روش، می‌توان نیرو را به ایمپلنت‌های کوچک در اندام‌هایی چون قلب یا مغز منتقل کرد. در این حالت، حسگرها را می‌توان در نواحی عمیق‌تر و مناسب بدن جاسازی کرد که در این کار نیازی به نزدیک شدن به پوست برای فناوری‌های فعلی شارژ بی‌سیم میدان نزدیک ندارد. این دستگاه‌ها نیازی به باتری‌های بزرگ و حجیم هم ندارند و امکان قرار گرفتن آنها در فضاهای تنگ‌تر و حساس‌تر نیز وجود دارد. درواقع، این دستگاه‌ها آنقدر کوچک تعبیه می‌شوند که بتوان آنها را در نقاط عمیق بدن کار گذاشت.

ایمپلنت‌های مغزی

طیف گسترده‌ای از ایمپلنت‌ها که به‌عنوان فناوری‌های نوین مورد استفاده قرار می‌گیرند، ایمپلنت‌های مغزی هستند که به‌عنوان ایمپلنت‌های عصبی شناخته می‌شوند. این دستگاه‌ها به‌طور مستقیم به مغز و در سطح آن یا به قشر مغز وصل می‌شوند. هدف اصلی استفاده از این ایمپلنت‌های مغزی و تمرکز پژوهش‌های امروزی در این زمینه، ایجاد یک پروتز زیست پزشکی برای احاطه کردن قسمت‌هایی در مغز است که پس از سکته مغزی یا سایر آسیب‌های سر دچار اختلال شده‌اند. این شامل جایگزینی حسی به‌عنوان مثال در قسمت بینایی است. سایر ایمپلنت‌های مغزی در آزمایش‌های حیوانی صرفا برای ثبت فعالیت مغز به دلایل علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. شماری از این ایمپلنت‌ها نیز شامل ایجاد رابط بین سیستم‌های عصبی و تراشه‌های کامپیوتری است. ایمپلنت‌های عصبی مانند تحریک عمیق مغز و تحریک عصب واگ جزئی از این فناوری‌ها هستند که به ترتیب در بیماران مبتلا به پارکینسون و افسردگی‌های بالینی به کار می‌رود. ایمپلنت‌های مغزی به‌طور الکتریکی سیگنال‌های ارسال شده از رشته‌های عصبی یا گروهی از رشته‌های عصبی را در مغز مسدود می‌کنند. تحقیقات در زمینه جایگزین‌های حسی از سال ۱۹۷۰ پیشرفت قابل‌توجهی داشته است؛ به‌ویژه در مورد بینایی، به دلیل آگاهی از عملکرد سیستم بینایی، ایمپلنت‌های چشمی با موفقیت عمل کرده‌اند. برای شنوایی، از کاشت حلزونی برای تحریک مستقیم عصب شنوایی استفاده شده است. عصب دهلیزی نیز بخشی از سیستم عصبی محیطی است اما رابط آن مشابه ایمپلنت‌های مغزی واقعی است.

ایمپلنت مغزی برای پیش‌بینی و پیشگیری از صرع

شرکت فناوری پزشکی استرالیایی Carbon Cybernetics یک ایمپلنت طراحی کرده است که می‌تواند فعالیت سلول‌های مغز را اندازه‌گیری کند. محققان این شرکت درحال توسعه دستگاهی برای پیش‌بینی و جلوگیری از بروز تشنج‌های حملات صرع هستند. در این ایمپلنت به جای الکترودهای فلزی از ارائه‌هایی از الکترودهای فیبر کربن استفاده شده است. الکترودها توسط سیستم ایمنی نادیده گرفته می‌شوند و به اندازه‌ای کوچک هستند که فعالیت تک‌تک سلول‌های مغز را ثبت کنند. این ایمپلنت مغزی در طولانی‌مدت عملکرد مغز را تحت کنترل می‌گیرد و به این ترتیب از بروز حملات صرع جلوگیری کرده و حتی وقوع آنها را پیش‌بینی می‌کند. این ایمپلنت از ۳۲ الکترود فیبر کربنی تشکیل شده است که قادر به ثبت فعالیت مغزی از سلول‌های مغزی است. از آنجایی که فیبر کربن نوعی ماده سازگاری زیستی است، باعث برانگیختن واکنش ایمنی بدن نمی‌شود. این محصول ساخته‌شده در اختیار محققان علوم عصبی قرار گرفته تا بتوانند تحقیقات خود را به این طریق روی حیوانات آزمایشگاهی انجام دهند. این دستگاه‌های الکترونیکی داده‌های ثبت شده را برای تجزیه و تحلیل از ایمپلنت به یک کامپیوتر منتقل می‌کند.

به گزارش دانشگاه ملبورن، بیش از ۵۰ میلیون نفر در دنیا از بیماری صرع رنج می‌برند. حدود یک‌سوم آنها با استفاده از دارو قادر به کنترل حملات خود نیستند و نمی‌دانند حملات صرع چه زمانی به سراغ‌شان می‌آید و همین امر، کار کردن را برای آنها دشوار کرده و نمی‌توانند از قرار گرفتن در موقعیت‌های خطرناک خودداری کنند. اما این ایمپلنت‌های مغزی می‌تواند با کمک الکترودهای فلزی که در آنها استفاده شده بروز حملات صرع را پیش‌بینی کنند. این دستگاه‌ها در قسمت فوقانی یا زیرین پوست سر کار گذاشته می‌شود تا فعالیت مغز را ثبت کنند. این الکترودها نسبتا بزرگ هستند و تنها الگوهای میانگین فعالیت الکتریکی را در نقاط بزرگ مغز ثبت می‌کنند. آنها به اندازه کافی برای اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی با جزئیات کافی برای پیش‌بینی تشنج حساس نیستند. برای ثبت داده‌هایی با رزولوشن بالا، الکترودهایی فوق باریک‌تر باید در مغز کار گذاشته شود اما وجود جسم خارجی در بدن معمولا حمله سیستم ایمنی را باعث می‌شود که در گذر زمان بافت زخم ایجاد شده، ایمپلنت را بدون استفاده می‌کند. اما محققان برای حل این مشکل، از ایمپلنت‌های مغزی با حساسیت بالا استفاده می‌کنند که واکنش ایمنی را باعث نشده و می‌توانند به‌راحتی حملات صرع را پیش‌بینی، کنترل و از بروز آنها جلوگیری کنند. هر الکترود که از پوششی الماسی تشکیل شده ۷ میکرون قطر دارد که به اندازه یک سلول قرمز خونی است. طول این الکترودها بین ۰.۵ تا ۳ میلی‌متر است.

تشخیص صرع با ایمپلنت جدید

محققان استرالیایی همچنین نوعی سیستم قابل حمل برای تشخیص صرع ابداع کرده‌اند که در استرالیا مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌زودی قرار است در انگلیس و آلمان نیز عرضه شود. شرکت Seer Medical حدود ۱۴ میلیون دلار روی ساخت این ایمپلنت‌ها سرمایه‌گذاری کرده است. بیش از ۲۷۰۰ نفر در استرالیا از سیستم‌های خانگی برای بهبود تشخیص بیماری صرع استفاده می‌کنند. در این سیستم، از یک ایمپلنت به همراه فناوری محاسبات ابری به کار رفته است. بسیاری از مبتلایان به صرع حتی پس از بروز حملات متوجه وقوع آن نمی‌شوند. برخی مشکلات قلبی، نارکولپسی یا حمله خواب و میگرن هم علائمی مشابه با صرع دارند. برای تشخیص دقیق این بیماری، فعالیت مغز بیمار، فعالیت قلبی و رفتار آن باید طی چند روز کنترل شود. از آنجایی که کنترل فعالیت مغزی در بیمارستان بسیار گران تمام می‌شود، این تجهیز در بیشتر بیمارستان‌ها وجود ندارد. محققان با کنترل فعالیت مغزی شماری از بیماران با این ایمپلنت دریافتند که پیش‌بینی وقوع حملات صرع قابل پیش‌بینی است و می‌توان مدت زمان وقوع آن را تشخیص داد. این دستگاه قابل حمل را حتی می‌توان در خانه برای نظارت بر فعالیت و رفتار مغز به مدت ۳ تا ۱۰ روز استفاده کرد. این سیستم از الکتروانسفالوگرافی برای اندازه‌گیری فعالیت مغز از طریق الکترودهای نصب‌شده روی پوست سر استفاده می‌کند. برای این دستگاه یک دوربینی هم تعبیه شده که بیمار در زمان وقوع صرع می‌تواند از حمله خود فیلم بگیرد. داده‌های جمع‌آوری‌شده سپس با الگوریتم‌های یادگیری ماشینی تجزیه و تحلیل می‌شوند.

پیش‌بینی دقیق صرع

محققان دانشگاه «برن» و «جنوا» سال‌ها روی ساخت دستگاهی تلاش کردند که بتواند چند ثانیه یا چند دقیقه پیش از شروع حملات صرع، آن را پیش‌بینی کند. این نخستین باری است که این دستگاه چند روز قبل از وقوع حملات، پیش‌بینی کرده و به بیمار کمک می‌کند تا آمادگی لازم برای مواجهه با آن را داشته باشد. این ایمپلنت مغزی، نوعی دستگاه تحریک‌کننده است که با تحریک دقیق مغز در اولین علائم قریب‌الوقوع تشنج، حملات را به سرعت متوقف می‌کند. دستگاه NeuroPace RNS System فعالیت مغز را طی هفته‌ها و ماه‌ها تجزیه و تحلیل کرده و الگویی را به دست می‌آورد که براساس آن وقوع حملات صرع را پیش‌بینی می‌کند. تعیین دقیق احتمال بروز حملات به پزشکان هم در تجویز میزان دارو کمک می‌کند تا عوارض جانبی کمتری بیماران را تهدید کند.

تبدیل ۹۴ درصدی گفتار به متن با ایمپلنت مغزی

از دیگر مزیت‌هایی که ایمپلنت‌های مغزی دارند، استفاده در بیماران معلول است. به‌عنوان مثال، چندی پیش محققان موفق شدند در مردی که به دلیل آسیب نخاعی در سال ۲۰۰۷ از گردن به پایین فلج شده بود، استفاده از ایمپلنت مغزی توانست افکار او را به متن تبدیل کند. این دستگاه یک رابط مغز و کامپیوتر است که از هوش مصنوعی برای تفسیر سیگنال‌های فعالیت عصبی تولید شده حین نوشتن استفاده می‌کند. در این مورد، این مرد ۶۵ ساله هرگز قادر به نوشتن نبود و نمی‌توانست اندام‌های خود را حرکت دهد. اما با کاشت ایمپلنت مغزی در سر او، این مرد توانست با تمرکز روی افکار خود، کاغذ و خودکاری فرضی را تصور کرده و روی آن تمرکز کند. الکترودهای به‌کار رفته در این ایمپلنت که در قشر حرکتی مغز او گذاشته شده بود، سیگنال‌های ثبت شده از فعالیت مغزی او را گرفته و با الگوریتم‌هایی که روی کامپیوتری خارجی منتقل می‌شد، توانست ۲۶ حرف از حروف الفبا را ثبت کند. سیستم‌های مشابه فعالیت‌های عصبی را به متن رونویسی می‌کنند اما بسیاری از رابط‌های قبلی روی استعاره‌های مغزی مختلف تمرکز می‌کردند تا مشخص کنند مدام کاراکترها را باید بنویسند.

بازیابی بینایی با ایمپلنت مغزی

چندی پیش محققان از ایمپلنت مغزی استفاده کردند تا یک معلم نابینا بتواند بار دیگر ببیند. او که به مدت ۱۶ سال نابینا شده بود، توانست با دید محدودی که پیدا کرده لبه‌های اجسام را تشخیص دهد. آنها توانستند با دوربین و یک ایمپلنت مغزی و ارسال مستقیم اطلاعات به قشر بینایی مغز، نوعی بینایی ابتدایی را به افراد نابینا برگردانند. در این آزمایش، محققان یک ارائه میکروالکترودی را در قشر بینایی این بیمار قرار دادند. سپس ایمپلنت با یک دوربین فیلمبرداری که در مرکز یک عینک نصب شده بود، جفت شد. بعد از یک دوره آموزشی، بیمار توانست اطلاعات بصری را که از دوربین مستقیم به مغز او فرستاده می‌شد، رمزگشایی کند. در این روش، صفحه‌ای ناگهان تصویری را نشان می‌دهد و بیمار باید به تفسیر آن بپردازد.

بازار ایمپلنت‌های مغزی

انتظار می‌رود بازار جهانی ایمپلنت‌های مغزی به دلیل افزایش اختلالات مرتبط با مغز، افزایش تاییدیه‌های محصولات مرتبط به دستگاه‌های نظارت بر مغز، افزایش پیشرفت فناوری در عرصه دستگاه‌های نظارت بر مغز و گسترش کاربردهای درمانی دستگاه‌های نظارت بر مغز، شاهد رشد قابل‌توجهی باشد. طبق تجزیه و تحلیل‌های صورت‌گرفته، به نظر می‌رسد آمریکای شمالی بیشترین سهم را در بازار دستگاه‌های ایمپلنت مغزی داشته باشد. بررسی‌ها نشان می‌دهد ارزش بازار جهانی کنترل مغز در سال ۲۰۲۰ به ۵.۸۹ میلیارد دلار رسیده، درحالی‌که ارزیابی‌ها حکایت از آن دارد که بین سال‌های ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۶ سهم ایمپلنت‌های مغزی به ۷.۲۷ درصد رشد کرده و ارزش بازار آن تا ۵ سال آینده به ۹.۱۳ میلیارد دلار افزایش یابد. به گزارش globenewswire، از نظر جغرافیایی، بازار جهانی دستگاه‌های ایمپلنت مغزی برای آمریکای شمالی، اروپا، آسیا- اقیانوسیه و بقیه کشورهای جهان مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. از نظر سهم درآمدی، آمریکای شمالی درحال حاضر، در بازار جهانی پیشتاز است و انتظار می‌رود در طول دوره پیش‌بینی ثابت بماند. با وجود این، برتری آمریکای شمالی به وضوح توسط بازار اروپا به چالش کشیده خواهد شد. این سلطه در آمریکای شمالی اغلب به دلیل شیوع فزاینده صرع و اختلالات خواب، هزینه‌های بیشتر مراقبت‌های بهداشتی و زیرساخت‌های پیچیده مراقبت‌های بهداشتی است که منجر به افزایش تقاضای دستگاه‌های ایمپلنت‌های مغزی شده و در نتیجه منجر به افزایش بازار کلی این محصول می‌شود. گزارش بازار ایمپلنت‌های مغزی تصویری جامع از فروشندگانی را ارائه می‌کند که در تحقیق و تقاضا سرمایه‌گذاری کرده و فناوری‌های پیشرفته را برای گسترش پایگاه مصرف‌کننده و گسترش رقابت فعلی خود اجرا می‌کنند. در سال‌های اخیر مشخص شده که ایران با در اختیار داشتن سهم ۰.۶ درصدی از تولید کل ایمپلنت‌های مغزی دنیا، رتبه ۲۵ جهان را در زمینه تولید این فناوری در اختیار دارد که جایگاه ارزشمندی است.

منبع: فرهیختگان

انتهای پیام/

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
3 + 11 =

پربازدیدهای سرویس

آخرین اخبار

وب گردی