ابتكار أوعية دموية ثلاثية الأبعاد لكشف أسباب السكتات الدماغية

توصل فريق بحثى من جامعة سيدني، إلى إبتكار أوعية دموية مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على الزجاج، والتي تحاكي تشريح الأوعية الدموية وديناميكيات تدفق الدم، والتى يمكن أن تكون أداة لا تقدر بثمن في دراسة أسباب السكتة الدماغية.

وبحسب موقع "Medical xpress"، يمكن أن تساعد هذه التقنية، التي نُشرت في مجلة Advanced Materials ، أيضًا في اختبار أدوية جديدة مصممة خصيصًا للمرضى الذين يعانون من حالات صحية محددة.

أهمية التقنية الجديدة
 

يعد مرض القلب والأوعية الدموية حاليًا من أهم أسباب الوفاة على مستوى العالم، حيث يفقد شخص واحد حياته بسبب أمراض القلب كل 12 دقيقة تقريبًا، وعلى الرغم من وجود طرق تشخيص راسخة لأمراض القلب والأوعية الدموية، إلا أنه لا توجد طريقة للتنبؤ بالأحداث المبكرة التي تؤدي إلى تجلط الدم في الشرايين السباتية.

قال تشارلز تشاو، الباحث بالتجربة: "نحن لا نكتفي بطباعة الأوعية الدموية، بل نرسم الأمل لملايين المعرضين لخطر السكتة الدماغية حول العالم، ومن خلال الدعم والتعاون المستمرين، نهدف إلى جعل طب الأوعية الدموية الشخصي في متناول كل مريض يحتاج إليه".

كيفية عمل التقنية الجديدة
 

يُعيد هذا النموذج إنشاء نسخ طبق الأصل دقيقة تشريحيًا لمناطق الأوعية الدموية السليمة والمريضة، ويشمل ذلك تشريح الأوعية الدموية الدقيق، والخدوش والنتوءات على بطانة جدار الأوعية الدموية التالفة، وهي حالة مرضية شائعة لدى مرضى السكتة الدماغية.

استخدم الباحثون فحوصات التصوير المقطعي لمرضى السكتة الدماغية، كمخططات أولية لإنشاء نماذج مصغرة، حيث قلّصوا حجم نموذج الشريان السباتي الأصلي ثلاثي الأبعاد إلى 200-300 ميكرومتر، ويبلغ حجم الشريان السباتي الكامل من 5 إلى 7 ملم، وتمكن الباحثون أيضًا من "تقليص" وقت التصنيع من 10 ساعات إلى ساعتين.

تستخدم قوالب الطباعة ثلاثية الأبعاد التقليدية الراتنج، وهو مادة تستغرق وقتًا طويلًا وتتميز بنسبة خطأ عالية، لكن الباحثين طوروا طريقة جديدة تعتمد على شرائح زجاجية كأساس، حيث تبدو الأوعية الدموية من مسافة بعيدة، وكأنها نقوش دقيقة على الزجاج.

رؤى في الوقت الحقيقي حول تكوين جلطات الدم
 

يقول تشارلز، أنه عندما يتعلق الأمر بتشخيص النوبات القلبية والسكتات الدماغية، فإن السرعة والدقة هما العاملان الأساسيان، و"عادةً ما يكون لدى الأطباء فترة زمنية تبلغ حوالي 12 ساعة لاتخاذ القرار بعد ظهور الأعراض."

أثناء الاختبار، تمكن الباحثون من مشاهدة، في الوقت الحقيقي وتحت المجهر، تشكل جلطات الدم وسلوك الصفائح الدموية، وهو عنصر حاسم يشارك في تخثر الدم الذي يمكن أن يؤدي إلى السكتة الدماغية.

كشفت التقنية أن الاحتكاك والقوة الناتجين عن تدفق الدم ضد بطانة الأوعية الدموية يلعبان دورًا كبيرًا في حركة الصفائح الدموية، التي تنظم عملية التخثر، يحدث هذا أثناء ارتفاع ضغط الدم وتصلب الشرايين.

وفي المناطق التي تعرضت فيها الأوعية الدموية لمستويات عالية من الضغط، وجد الباحثون أن حركة الصفائح الدموية زادت بمقدار سبعة إلى عشرة أضعاف.

الاتجاهات المستقبلية: التوائم الرقمية وتكامل الذكاء الاصطناعي
 

نجحت طريقة "الشريان على الشريحة" في محاكاة المظهر المادي للأوعية الدموية، كما أدت عمليات محاكاة تدفق الدم إلى توليد ديناميكيات سوائل وحركة مماثلة لتدفق الدم الطبيعي .

كانت هذه اللحظة الأبرز، إذ صرّح الباحثون بأن التحدي الأكبر في هذا المجال كان إعادة خلق ديناميكيات سوائل الدم داخل الأوعية الدموية، تُعد هذه التفاصيل بالغة الأهمية، لأن الدم يكون أكثر لزوجة لدى الأشخاص المعرضين لخطر الإصابة بأمراض القلب، مما يؤثر على كيفية تدفقه عبر الأوعية.

وأوضح الباحثون أن الخطوة التالية هي دمج الذكاء الاصطناعي مع منصة التصنيع الحيوي ،  لإنشاء "توائم رقمية" حقيقية يمكنها التنبؤ بأحداث السكتة الدماغية قبل حدوثها، والانتقال من العلاج التفاعلي إلى الوقاية الاستباقية"..