سرطان در ایران یکی از عوامل اصلی مرگ و میر در کشور می باشد و رشد آن بالاتر از نرخ جهانی آن است. این بیماری در اثر اختلال در عملکرد طبیعی سلولهای بدن ایجاد می شود. مدلسازی و تحلیل فرایندهای شیمیایی درون سلول به عنوان سیستم های زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا که این مدلسازی منجر به شناخت هر چه بیشتر آن ها شده و به کمک این شناخت می توان راه پیشگیری و درمان بسیاری از بیماری ها از جمله سرطان را هموار کرد. تلفیق دانش مهندسی و ریاضیات کاربردی با داده های زیستی بطور گسترده در مدلسازی و تحلیل سیستم های زیستی به کار گرفته شده است. می توانید این تحقیق مهندسی پزشکی را به صورت فایل word دانلود نمایید.
مقدمه
اﯾﺮان ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ رﺷﺪ ﺳﺮﻃﺎن را در ﺟﻬﺎن دارد ﺑﻪ ﻃﻮري ﮐﻪ ﺳﺮﻃﺎن دوﻣﯿﻦ ﻋﺎﻣﻞ ﻣـﺮگ و ﻣﯿـﺮ در اﯾﺮان اﺳﺖ .در اﯾﺮان ﺳﺎﻻﻧﻪ بین100 تا 110 ﻫﺰار اﺑﺘﻼ ﺑﻪ ﺳﺮﻃﺎن اﻋﻼم می‌شود ﮐﻪ 3500 ﻣﻮرد آن ﻣﺮﺑـﻮط ﺑﻪ ﮐﻮدﮐﺎن اﺳﺖ و 85 درﺻﺪ از اﯾﻦ ﮐﻮدﮐﺎن ﻣﺒﺘﻼ ﺑﻪ ﺳﺮﻃﺎن ﺑﻬﺒﻮد میﯾﺎﺑﻨﺪ .ﺗﻌﺪاد ﮐﻞ اﻓـﺮاد ﻣﺒـﺘﻼ ﺑـﻪ اﯾﻦ ﺑﯿﻤﺎري در ﮐﺸﻮر ﻧﯿﻢ ﻣﯿﻠﯿﻮن ﻧﻔﺮ اﺳﺖ و ﺗﺨﻤﯿﻦ زده ﻣﯽشود ﮐﻪ ﻃﯽ 20 ﺗﺎ ﺳـﺎل آﯾﻨـﺪه ﻣـﻮارد اﺑﺘﻼ ﺑﻪ ﺳﺮﻃﺎن ﺑﻪ دو ﺑﺮاﺑﺮ اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﺑﺪ .اﺳﺘﺮس، اﺳﺘﻔﺎده زﯾﺎد از اﻓﺰودﻧﯽ ﻫـﺎ و ﻧﮕﻬﺪارﻧـﺪه ﻫـﺎ در ﻣـﻮاد ﻏﺬاﯾﯽ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ آﻟﻮدﮔﯽ ﻫﻮا از دﻻﯾﻞ اﻓﺰاﯾﺶ ﺳﺮﻃﺎن اﺳﺖ .ﺳﻦ اﺑﺘﻼ ﺑﻪ اﻧـﻮاع ﺳـﺮﻃﺎن ﻫـﺎ در اﯾـﺮان ﮐﻤﺘﺮ از ﮐﺸﻮرﻫﺎي ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﺑﻄﻮر ﻣﺜﺎل ﺳﻦ اﺑﺘﻼ ﺑﻪ سرطان ﭘﺴﺘﺎن به دﻻﯾﻞ ﻧﺎﺷـﻨﺎﺧﺘﻪ ﺣـﺪود 10 ﺳﺎل ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮ از ﺳﺎﯾﺮ ﮐﺸﻮرﻫﺎ اﺳﺖ. بر اساس مدلسازی های انجام گرفته، به دلیل روند تیییرات جمعیتی در کشور ما، میزان بروز سرطان بدون در نظر گرفتن سرطان پوست غیر مالنومی از تعداد 84800 در سال 2012 ،به 129700 در سال 2025 خواهد رسید. در واقع 35 % افزایش در بروز افراد سرطانی خواهیم داشت. درصد افزایش بروز موارد سرطانی در جنس مرد 33% خواهد بود از 44838 مبتلا شده به سرطان در سال 2012 به 66642 در سال 2025 . در جنس زن این افزایش 37% خواهد بود.از 39991 در سال 2012 به 63067 در سال 2025. 52% افزایش در بروز افراد سرطانی تا سال 2025 مربوط به سنین زیر 65 سال و 48% مربوط به سنین بالای 65 سال خواهد بود. میزان افزایش در سرطان پستان 34 % کولورکتال 37 %، ریه 37% ، معده 38%، مری 39 % و در لوکمی 28 % خواهد بود. ﺳﺮﻃﺎن ﺑﻪ ﺻﻮرت ﮐﻠﯽ ﯾﮏ ﺳﯿﺴﺘﻢ زﯾﺴﺘﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ در ﻋﻤﻠﮑﺮد ﻣﻌﻤﻮل آن ﻧﻘﺺ اﯾﺠﺎد ﮔﺮدﯾﺪه اﺳﺖ .ﻋﻼﻗﻪ ﺑﻪ ﺷﻨﺎﺧﺖ ﺳﯿﺴﺘﻤﻬﺎي زﯾﺴﺘﯽ از اﺑﺘﺪاي ﺣﯿﺎت ﻫﻤﻮاره وﺟﻮد داﺷﺘﻪ اﺳﺖ .اﻣﺎ در دو دﻫـﻪ اﺧﯿﺮ،داﻧﺶ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ و رﯾﺎﺿﯿﺎت ﮐﺎرﺑﺮدي آن ﻗﺪر ﭘﯿﺸﺮﻓﺖ داﺷﺘﻪ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺎ اﺑﺰارﻫﺎي ﺧﻮد ﺑﺘﻮاﻧﺪ اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎ را ﻣﺪﻟﺴﺎزي و درﻧﻬﺎﯾﺖ آﻧﺎﻟﯿﺰ ﮐﻨﺪ.
مدل
مدل عبارت است از تصویر و یا نمایشی از یک سیستم و روابط آن که در شرایط خاص و به منظور خاص ایجاد شده است.باید توجه کرد که هرمدل در یک محدوده خاص اعتبار دارد.برای یک سیستم مکانیکی مدل های مختلفی می‌توان ارائه نمود. مدل مناسب برای یک سیستم، ساده ترین مدلی است که دقت و اعتباز لازم را نیز داشته باشد. هر چند پیچیده تر شدن مدل ممکن است در برخی شرایط افزایش دقت و اعتبار لازم را نیز داشته باشد، لیکن محاسبه وتخمین مدل با افزایش پیچیدگی مدل مشکل تر شده و عموما با افزایش خطاهای محاسباتی همراه است . بنابراین مدل های پیچیده نیز مشکلات و هزینه های خود را دارد.
نکته دیگر اینکه هیچ مدلی قادر به نمایش همه جنبه های سیستم فیزیکی در همه شرایط نمی باشد،به عبارت دیگر مدل ایده آل وجود واقعی ندارد.
به عنوان مثال سایه یک فرد بر دیوار، مدلی از آن فرد است.لیکن عکس یک فرد ممکن است بسته به نیاز ، مدل بهتری باشد، فیلم فرد نیز اطلاعات بیشتری را نسبت به دو مدل قبل می تواند در اختیار بگذارد، البته با هزینه بیشتر.
مدل، از ریشه لاتینی Modus به‌معنای اندازه گرفته شده است. مدل همچنین به ما کمک می‌کند که به متن و درون پدیده‌هایی که نمی‌توانیم مستقیما آنها را ببینیم هدایت شویم.مدل جزئی کوچک یا بازسازی کوچکی از یک شیء بزرگ است که از لحاظ کارکرد با شیء واقعی یکسان است . مدل رابطه بین طرح نظری(تئوری)وکار جمع آوری و تجزیه و تحلیل اطلاعات می‌باشد.
مدل،جزءکوچک بازسازی شده ای ازیک شیء یا پدیده‌ی بزرگ است؛که ازلحاظ کارکردباآن شیء یا پدیده واقعی، یکسان است.بدین ترتیب درشرایطی که امکان دسترسی به تمام جزئیات اموروروابط پدیده‌ها،مشکل،پرهزینه ووقت‌گیراست،مدل،آنها را سهل وآسان می‌کندوبا برخورداری ازامکان تجزیه و تحلیل، پیش‌بینی نتایج راممکن می‌نماید.
انواع مدل
مدل ها می‌توان دیدگاه های مختلف تقسیم بندی نمود که یکی از این تقسیم بندی ها به صورت زیر است:
1- مدل فیزیکی
مدل هایی هستند که ساختار فیزیکی دارند، مانند مجسمه یک فرد ، ماکت یک اتومبیل یا کارخانه ...
2- مدل کمی و سمبولیک
این نوع مدل ها که به صورت کمی و سمبولیک به بررسی سیستم ها می‌پردازد.
از جمله مهمترین مدل های کمی، مدل های ریاضی هستند.
3- مدل های ریاضی
مدل های ریاضی خصوصا در مهندسی از اهمیت بسزائی برخوردار هستند. در این مدل ها نمایش ارتباطات سیستم در قالب روابط ریاضی بیان می‌شود، این روش ممکن است در سطح اجزائ سیستم و پارامتر های مهم آن مورد نیاز باشد و یا اینکه در سطح عملکرد کلی سیستم و ارتباطات ورودی-خروجی مطرح باشد.
یادآوری می شود که سیستم های فیزیکی عموما غیر خطی و متغیر با زمان هستند که ممکن است بسته به شرایط و محدوده به کارگیری آنها بتوان از تقریب مدل های خطی و تغییر ناپذیر با زمان برای آنها استفاده نمود.
سَرَطان (در برخی منابع فارسی با نام چَنگار آمده‌است) نامی است که به مجموعه بیماری‌هایی اطلاق می‌شود که از تکثیر مهارنشده سلول‌ها پدید می‌آیند. سلولهای سرطانی از سازوکارهای عادی تقسیم و رشد سلول‌ها جدا می‌افتند. علت دقیق این پدیده نامشخص است ولی احتمال دارد عوامل ژنتیکی یا مواردی که موجب اختلال در فعالیت سلول‌ها می‌شوند در هسته سلول اشکال وارد کنند. از جمله این موارد می‌توان از مواد رادیو اکتیو، مواد شیمیایی و سمی یا تابش بیش از حد اشعه‌هایی مانند نور آفتاب نام برد. در یک جاندار سالم، همیشه بین میزان تقسیم سلول، مرگ طبیعی سلولی و تمایز، یک تعادل وجود دارد.
محققان انگلیسی در تحقیقات خود متوجه شدند که عدم توازن‌های غیر ژنتیکی پروتئین باعث رشد خارج از کنترل تومور می‌شود. محققان در جریان مطالعات آزمایشگاهی بر روی موش دریافتند که دو پروتئین1 Plcy و2 Grb برای چسبیدن در مسیر Akt با هم رقابت می‌کنند. زمانی که پروتیین 1 Plcy به این مسیر می‌چسبد باعث فعال شدن تکثیر سلولی می‌شود اما پروتیین 2 Grb تکثیر سلولی را کنترل می‌کند. در سلول‌هایی که کمبود پروتیین 2 Grb دارند، رشد سلولی پتانسیل از کنترل خارج شدن و سرطانی شدن را دارند.
سرطان شامل همه انواع تومورهای بدخیم می‌شود که در پزشکی آنها را بیشتر با نام نئوپلاسم می‌شناسند. وقتی که یکی از سلولهای بدن، در اثر عوامل مختلف، دچار رشد غیرطبیعی و باعث رشد غیرعادی سلولهای دیگر می‌شود. این فرایند در نهایت منجر به تولید تومر می‌شود که آن قسمت را از کار می‌اندازد و به قسمت‌های دیگر نیز سرایت می‌کند. احتمال بروز سرطان در سنین مختلف وجود دارد ولی با افزایش سن احتمال ابتلا به سرطان زیادتر می‌شود. سرطان باعث ۱۳٪ عوامل مرگ و میر انسان‌ها است بر طبق گزارش انجمن بهداشت آمریکا 6/7 میلیون نفر بر اثر سرطان و در سال ۲۰۰۷ مرده‌اند. سرطان تنها ویژه انسان نیست و همه جانوران و گیاهان پرسلولی نیز ممکن است به سرطان دچار شوند. سرطان بیماری پیش رونده است و گفته می‌شود ۷۰ درصد مرگ‌های ناشی از سرطان در کشورهای درحال توسعه رخ می‌دهد. این در حالی است که مرگ و میر در کشورهای پیشرفته و توسعه یافته که روند افزایشی را طی کرده‌اند به خوبی تحت کنترل درآمده‌است.
فصل اول مقدمه 1
مقدمه: 2
فصل دوم مدل و مدلسازی 5
مقدمه: 5
مدل: 6
استفاده از مدل 8
انواع مدل: 9
مدل فیزیکی: 9
مدل کمی و سمبولیک: 9
مدل های گرافیکی: 10
مدل ذهنی(کیفی): 10
مدل های کامپیوتری: 10
سایر روش ها: 10
نوع دیگری از تقسیم بندی مدل 11
کارکردهای مدل 11
ارزیابی یک مدل 11
رابطه نظریه و مدل 12
انواع مدل سازی: 12
مدل سازی کمی.......................................................................................................:12
مدل های معین 13
مدل های استوک استیک 13
-مدل سازی کیفی...........................................................................................13
مراحل مدل سازی: 13
2-انتخاب نوع مدل 13
-اصول مدل سازی..................................................................................................14
نتایج (فواید) مدل سازی 15
فصل سوم سرطان 17
سرطان 18
تاریخچه سرطان 20
تومورهای خوش خیم: 21
تومورهای بدخیم: 22
عوامل سرطان زا 22
عوامل ژنتیکی 24
اُنکوژن‌ها 24
ژن سرکوب‌گر تومور 25
ژن تعمیر DNA 25
ژن‌درمانی 25
عوامل ایمونولوژیک (ایمنی) 25
سن 26
انواع سرطان 26
معرفی مشکل سرطان (اپیدمیولوژی یا همه گیرشناسی سرطان): 27
انواع سرطان در بافت های مختلف بدن 28
سرطان های سر و گردن 29
سرطان های قسمت پایین 31
سرطان های قسمت بالا 35
سرطان های عمومی 40
گسترش سرطان 44
پیشگیری 44
روش‌های درمان 45
فیزیوتراپی در سرطان 47
اهداف فیزیوتراپی در سرطان: 48
آشنایی با انواع روش های تشخیص و غربالگری سرطان (BEHPU) 48
غربالگری (بیماریابی) 49
آزمایش خون 50
ماموگرافی 50
سونوگرافی 50
نمونه برداری 50
آندوسکوپی 51
آزمایش ادرار 51
آزمایش خون مخفی در مدفوع 51
اسمیر دهانه رحم ( پاپ اسمیر) 51
سی تی اسکن 52
آزمایش و تصویر برداری؛ تشخیص سرطان 52
سونوگرافی 52
پرتونگاری (رادیوگرافی ) 52
کاربرد های عمومی دستگاه 54
مزایا و معایب PET 54
محدودیت های PET 55
الاستوگرافی و تشخیص سرطان سینه 55
Follow up های اولتراسوند در غربالگری سرطان پستان 57
اسکنر قابل حمل برای تشخیص سرطان سینه 57
بینی الکترونیکی و تشخیص زودهنگام انواع سرطان 58
تاریخچه SPECT : 60
در چه مواقعی SPECT مغزی لازم است؟ 61
عکسبرداری SPECT چگونه انجام می شود؟ 61
نانوسنسور برای تشخیص سریع سرطان 63
ماموگرافی و تشخیص سرطان سینه 64
دستگاه سی تی لیزر ماموگرافی 65
مزایای دستگاه سی تی ماموگرافی لیزری 66
مشکلات ماموگرافی 67
نشاندار کردن سلول ها، راهی برای کاهش استفاده از مدل های حیوانی 67
آخرین پژوهش‌ها 69
استفاده از نانو روبات‌ها جهت درمان سرطان 70
جدیدترین شیوه درمان سرطان 71
شایع‌ترین سرطان‌های ایران 71
مرگبارترین سرطان‌های ایران 71
نگاهی به آمار شیوع سرطان در جهان 72
سهم توسعه‌یافته‌ترین کشورها از مرگ‌های جدید بر اثر سرطان 73
آمار سال ۲۰۱۷ به تفکیک نوع سرطان 75
فصل چهارم مدلسازی سلول های سرطانی 77
مقدمه: 78
1.4 . محيط بررسي تومور 83
4-1-1- بررسي تومور درون بدن موجود زنده 83
4- 1-2 - بررسي تومور خارج از بدن موجود زنده 84
4-2- چرخة مدلسازي و ارزيابي مدلها 84
4-2-1- چرخه مدلسازي 84
4- 2-2- ارزيابي روشهاي مدلسازي تومورهاي سرطاني 85
4-3- دسته بندي روشهاي مدلسازي سرطان 86
4-3-1- روشهاي بدون درنظر گرفتن شبكه مويرگي 88
4-3-2- روشهاي با درنظر گرفتن شبكه مويرگي 89
4-4- مدل گومپرتزين 90
4-5- مدل چند مقياسي 92
4-5-1- مدلسازي شبكه مويرگي 94
4-5-1-1- تطبيق ساختاري شبكه مويرگي 94
4-5-1-2- تغيير غلظت خون در زمان 95
4-5-1-3- تقسيم هماتوكريت در انشعابها 96
4-5-2- پخش مواد شيميايي و اثرات متقابل سلولي 98
4-5-2-1- پخش مواد شيميايي 101
4-5-3- مدلسازي ديناميك درون سلول 103
4-6- جمع بندي 105
روشها 106
پايداري نقطه ي تعادل سلامت و طراحـي پروتكـل درماني بهينه : 111
يافته ها 112
بحث 117
منابع 118
فهرست اشکال
شكل4-١چرخه مدلسازي تومورهاي سرطاني 85
شکل 4-3- روند مدلسازی چند مقیاسی 93
شكل 4-4وابستگي ميان ويسكوزيته خون و شعاع مويرگ، بازاي مقادير مختلف هماتوكريت 96
شکل 4-5- تقسیم هماتوکریت در انشعاب مویرگی 97
شكل4-6- شبيه سازي اسكلت اوليه شبكه مويرگي به صورت شبكههاي شش ضلعي 98
شكل 4-8- سطح مواد شيميايي در فازهاي مختلف چرخه سلولي 104
شكل 1 . تغييرات جمعيت سلولهاي سرطاني در فازهاي مختلف در غياب دارو 113
شكل 2 . تغييرات جمعيت كل سلولهاي سرطاني و سلولهاي ايمني در غياب دارو 114
شكل 3 .الگوي دارودهي مطابق معيار لياپانوف به همراه تغييرات غلظت و سميت دارو 114
شكل 4 .تغييرات جمعيت كل سلولهاي سرطاني و سلولهاي ايمني در صورت دارودهي مطابق الگوي شكل 3 115
شكل 5 . الگوي دارودهي مطابق معيار لياپانوف و با لحاظ شرط جديد دارودهي به همراه تغييرات غلظت و سميت دارو 115
شكل 6 .تغييرات جمعيت كل سلولهاي سرطاني و سلولهاي ايمني در صورت دارودهي مطابق الگوي شكل 5 116
فهرست جداول
جدول4-1- مقادير پارامترهاي بكار رفته در مدل گومپرتزين 92
جدول 1 . تعريف و مقدار ثوابت موجود در دستگاه معادلات حالت سيستم 110
جدول4-3- مقادير پارامترهاي بكار رفته در پخش مواد شيميايي 102
جدول4-4مقادير پارامترهاي بكار رفته در ديناميك درون سلولي 105
جدول4-2- مقادير پارامترهاي بكار رفته در مدلسازي شبكه مويرگي 98