نمایش دادن همه 2 نتیجه

نمایش 9 24 36

توده های جامدی که به عنوان نمونه مورد مطالعات پاتولوژیک(آسیب شناسی) قرار می گیرند، معمولا دارای سه بعد بوده و اجازه عبور نور کافی برای انجام بررسی توسط میکروسکوپ ها را نمیدهند. در این شرایط برای ایجاد امکان بررسی، بافت باید به ورقه های بسیار نازک که در مقابل عبور نور کمترین تاثیر را داشته باشند(اسلایس ها)، تبدیل شوند. این کار ساده ای نیست و به تکنولوژی مناسبی نیاز است تا ضمن دست یابی به بهترین کیفیت مورد نیاز، کمترین میزان آسیب در بافت تحت مطالعه ایجاد شود.

واژه میکروتوم واژه ای یونانی است که از دو بخش mikros به معنای کوچک و temnien به معنای کاهش، تشکیل شده است.

تیغه های میکروتوم ابزارهائی هستند که در دستگاه های میکروتوم برای تهیه برش ها(slices) یا برش های نازک(sections) نمونه های بافت برای بررسی های میکروسکوپیک مورد استفاده قرار میگیرد. ضخامت برش ها معمولاً کمتر از 50 میکرومتر است و برای اهداف آزمایشگاهی مختلف مثل تجزیه و تحلیل های بافت شناختی، تکنیک گیاه شناسی(Microtomy)، میکروسکوپ های(fluorocent)، طیف سنجی مادون قرمز( FTIR)  و میکروسکوپ های الکترونی استفاده می شود.

تیغ میکروتوم چیست؟

تیغ میکروتوم ابزاری است که برای ایجاد برش های بسیار نازک از بافت های گیاهی و حیوانی مورد استفاده قرار می گیرد. این تیغ در جراحی و آزمایشگاه پاتولوژی بافت شناسی و هنگام کار با میکروسکوپ ، بیشترین کاربرد را دارد.

جنس تیغ میکروتوم می تواند از فولاد ، استیل ضد زنگ ، کربن استیل، شیشه و الماس باشد. از جنس الماس برای برش بافت های استخوانی و جنس فولاد برای برش بافت های گیاهی و حیوانی در میکروسکوپ های نوری استفاده می شود . این تیغه ها به صورت یک بار مصرف و یا چند بار مصرف تولید می شوند تیغه های یک بار مصرف خود به دو گروه high Profile و Low Profile تقسیم می شوند.

کاربرد تیغ میکروتوم

  • در تکنیک بافت شناسی سنتی کاربرد دارد
  • در تکنیک برش بخش های یخ زده کاربرد دارد
  • در تکنیک میکروسکوپ الکترونی مورد استفاده قرار می گیرد
  • در تکنیک گیاه شناسی ( Microtomy) به کار برده می شود
  • در تکنیک طیف سنجی ( FTIR و یا طیف سنجی مادون قرمز) پرکاربرد است
  • در میکروسکوپ فلورسانس مورد استفاده قرار می گیرد

انواع تیغ میکروتوم

  1. تیغ میکروتوم مقعر
  2. تیغ میکروتوم سه گوش
  3. تیغ میکروتوم قلمی

تولید تیغ میکروتوم چه تاریخچه ای دارد؟

همانگونه که در مقدمه تبیین شد، میکرتوم ها و تیغه های برش بخشی هایی از ابزارهائی هستند که توسط دانشمندان علوم پزشکی و مهندسین علوم دیگر، همراه با ساخت و توسعه اولین میکروسکوپ ها و مواد شیمیایی تثبیت کننده و در مجموع ایجاد روندهائی برای مطالعه توده های پاتولوژیک و غیرپاتولوژیک زنده و سپس برش هائی از مواد غیرزنده، شکل گرفتند. بررسی این روندها در قالب گزارشی پهن دامنه در این مقاله ممکن نیست. در ادامه به بخشی از تلاش های مهم اشاره می شود. ولی شاید لازم باشد در ابتدا اشاره کنیم که مراحل رشد دستگاههای اولیه میکروتوم خیلی مستند نیست. دلیل این ابهام شاید این باشد که اولین میکروتوم ها مشخصا دستگاههای برش بودند نه تجهیزاتی که امروزه به صورت گسترده و با کاربردهای گوناگون در پزشکی، صنعت و پژوهش مورد استفاده هستند و امروزه مجهز به انواع تیغه های معمولی، تیغه هایی از جنس آلیاژهای کربن، الماس ها، تنگستن و سرامیک و دیگر مواد مصنوعی با سختی بسیار بالا هستند.

  • شکل گیری تکنیک های تخصصی هیستوپاتولوژیک به سال 1838، زمانی که یوهانس میلر کتاب خود را با عنوان “درباره طبیعت و ویژگی های ساختار سرطان”به عنوان اولین کتاب در مورد آسیب شناسی بافت شناسی منتشر کرد، باز می گردد.
  • شکل گرفتن اولین میکروسکوپ مرکب قبل از آن در سال 1591 آغاز شده بود، اما از کفایت سیستم نوری مناسبی برخوردار نبود.
  • Anton van Leeuwenhoek در سال 1673 شروع به توسعه میکروسکوپ‌های ساده با تک عدسی‌ها کرد، لودویک به سیستم هائی با بزرگنمایی و وضوح بهتری دست یافت.
  • دانشمندی به نام جورج آدام جونیور در سال ۱۷۷۰ مدعی ابداع وسیله ای به نام میکروتوم شد که بعدها توسط الکساندر کامینگز توسعه یافت.
  • برخی گزارش ها نشان میدهند اولین میکروتوم مناسب برای برش بافت های حیوانی در سال 1848 ساخته شد
  • اندرو پریچارد در سال ۱۸۳۵، تیغه های مناسب برش را به دستگاه های برش اضافه کرد تا عملیات برش دقیقتر انجام شود
  • برخی اختراع این دستگاه را به ویلهلم آناتومیست در سال ۱۸۶۵ نسبت می دهند . زیرا او در کتابی می نویسد : این وسیله دقت مرا در کارهایی که نمی توانستم با دست انجام دهم را افزایش داد.
  • بدنبال روند توسعه و بهبود میکروتوم ها، راکرهای کمبریج (1885)، مینوت (1886) و میکروتوم های سورتمه (1910) ساخته شدند.
  • برای بهبود عملیات در طول برش در اواسط 1800، موم پارافین معرفی شد.
  • در ادامه مواد شیمیایی آزمایشگاهی مختلفی به عنوان تثبیت کننده، تحت مطالعه قرار گرفتند.

در سال 1893، برای اولین بار فرمالین که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، معرفی شد.

ساختار و ویژگی‌های تیغ میکروتوم

بکارگیری تیغه های برش امکان کنترل دقیق ضخامت و سمت و سوی بخش های مختلف بافت ها را فراهم و این اطمینان را ایجاد حاصل که نمونه ها متناسب با نیازها و نماینده بافت به عنوان یک کل هستند. این مسئله برای دست یابی به نتایج دقیق و قابل اعتماد در تحقیقات علمی و آزمایش های تشخیصی با اهمیت است.

تیغه های برش برای میکروتوم ها (انواع عمومی)

جهت بررسی های میکروسکوپیک از انواع مختلفی از تیغه های میکروتوم برای برش نمونه ها استفاده می شود. بعضی انواع رایج که در شکل 1 نیز نمایش داده شده اند، عبارتند از

تیغه های مستقیم((Straight blades: این نوع تیغه ها، دارای لبه مستقیم بوده و برای تهیه برش های نازک و یکنواخت از بافت های نرم مانند بافت مغزی مورد استفاده قرار میگیرند.

تیغه های دارای انحناء (Curved blades): این نوع از تیغه ها دارای لبه های منحنی و برای انجام برش های با ضخامت بیشتر از بافت های سخت مانند استخوان یا دندان ها مناسب هستند.

تیغه های دندانه دار(Serrated blades): این تیغه ها دارای لبه دندانه دار هستند و برای برش بافت های سخت یا فیبری مانند غضروف ها، ماهیچه ها و پوست استفاده می شوند.

تیغه های الماسی (Diamond blades): همانطور که از نامشان مشخص است، این تیغه ها از جنس الماس تهیه شده و برای برش بافت های بسیار سخت مانند استخوان یا دندان استفاده می شوند. این تیغه ها عملکردی شبیه تیغه های دارای انحناء هستند.

تیغه های برش بافت های یخ زده (Cryostat blades): این تیغه ها برای استفاده در دستگاه کرایواستات، ابزاری تخصصی که برای برش نمونه های بافت منجمد شده استفاده می شود، طراحی شده اند. (برخی بافت ها بدلیل اینکه حاوی مایعات فراوانی هستند جهت تهیه برش های قابل مطالعه ابتدا به حالت یخ زده در آمده و سپس با کرایواستات برش زده میشوند).

تیغه‌های با لبه اریب (Beveled blades)‌: این تیغه‌ها لبه‌هایی زاویه‌دار و اریب دارند و برای ایجاد برش‌های زاویه ‌دار از بافت‌ها استفاده می‌شوند.

به طور کلی، نوع تیغه مورد استفاده به دو فاکتور بستگی دارد: 1- ویژگی های خاص بافت تحت برش 2- ضخامت مورد نظر برش ها

- چند نمونه از مدل های مختلف تیغه برش میکروتوم

چند نمونه از مدل های مختلف تیغه برش میکروتوم

جنس تیغ میکروتوم

تیغه های برش سرامیکی:

تیغه های برش سرامیکی ابزارهایی هستند که از مواد سرامیکی مدرن مانند آلیاژهای زیرکونیا یا آلومینا ساخته شده اند. این تیغه ها به دلیل سختی بالا و مقاومت در برابر سایش و همچنین توانایی حفظ طولانی مدت لبه تیز شناخته شده اند. این ویژگی‌ها، تیغه‌های سرامیکی را برای طیف گسترده ای از کاربردهای برش، همچون ماشین‌کاری(مطالعه ریزساختار فلزات برای تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی آنها)، تهیه لایه های باریک از بافت ها (slicing)و برش مناسب می‌سازد.

از مزایای اصلی تیغه های سرامیکی میتوان به شاخص های زیر اشاره کرد:

  • قدرت برش دادن مواد سخت و ساینده با کمترین ساییدگی و پارگی تیغه
  • مقاومت در برابر خوردگی
  • تحمل دمای بالا
  • مناسب استفاده در محیط های سخت
  • سبک وزن بودن
  • ضریب انبساط حرارتی کمتر نسبت به تیغه های فولادی (موثر در بهبود دقت برش)

خصوصیات فوق الذکر تیغه های سرامیکی را به ابزاری مناسب در میکروتوم ها برای برش دادن نمونه های بافت برای میکروسکوپ تبدیل کرده است(شکل 2). این تیغه ها همچنین در دیگر برنامه های برش، از جمله فرآوری مواد غذایی، نجاری و فلزکاری مورد استفاده قرار میگیرند. البته از عدم مزیت این تیغه ها میتوان به دو مورد زیر اشاره کرد:

  • معمولاً گرانتر از تیغه های فولادی هستند
  • در شرایط سخت احتمالا بیشتر مستعد شکستن هستند.
تیغه سرامیکی معمولی که برای میکروتوم لرزان (ویبراتوم) Compresstome ساخته شده است

تیغه سرامیکی معمولی که برای میکروتوم لرزان (ویبراتوم) Compresstome ساخته شده است

  • تیغه های برش کاربید تنگستن

تیغه‌های کاربید تنگستن از کامپوزیتی با ساختار بلوری متشکل از اتم‌های تنگستن و کربن که بسیار سخت، بادوام و مقاوم در برابر سایش است، ساخته میشوند. این تیغه‌ها در طیف گسترده‌ای از کاربردهای برش، از جمله ماشین‌کاری، تهیه اسلایس ها، تهیه مکعب های کوچک از برخی بافت ها و آسیاب کردن استفاده می‌شوند.

تیغه های کاربید تنگستن به توانایی برش دادن مواد سخت و ساینده با حداقل سایش و پارگی تیغه معروف شده اند. همچنین آنها در برابر خوردگی مقاوم بوده و نقطه ذوب بالایی دارند و برای استفاده در محیط های سخت و دماهای بالا مناسب هستند. رسانایی حرارتی مناسب کاربید تنگستن، روند دفع گرما و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد تیغه در حین برش را، تسهیل می کند.

تیغه های کاربید تنگستن معمولاً در صنایع مهندسی ساخت، فعالیت های ساختمانی و تحقیقات علمی استفاده می شوند (شکل 3). این تیغه ها معمولاً گرانتر از تیغه های فولادی بوده، اما توانایی آنها در برش مواد سخت و طول عمر بالا، آنها را برای دامنه گسترده ای از کاربردها، به انتخابی مقرون به صرفه تبدیل کرده است.

تیغه کاربید تنگستن که به صورت سفارشی برای ویبراتوم های Compresstome تهیه شده است.

تیغه کاربید تنگستن که به صورت سفارشی برای ویبراتوم های Compresstome تهیه شده است.

تیغه کاربید تنگستن که به صورت سفارشی برای ویبراتوم های Compresstome تهیه شده است.

و نهایت اینکه انواع مختلفی از تیغه های میکروتوم در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند که هر کدام برای هدف خاصی مثل انواع بافت های خاص و برای تولید مقاطع با ضخامت های متناسب با نیازهای پژوهشی و مطالعات طراحی شده اند. انتخاب تیغه باید با توجه به ویژگی های بافت تحت برش و ضخامت مورد نظر برش ها بستگی دارد. برخی شرکت ها تیغه های برش فولاد ضد زنگ را برای نمونه های بافت نرم مانند نمونه های مغز توصیه می کنند. همچنین به عنوان بهترین پیشنهاد برای نمونه‌هایی با حجم بیشتر بافت فیبری یا نمونه‌های بافتی حاوی عروق بیشتر و تومورهای جامد این بافت ها، استفاده از تیغه‌های کاربید سرامیکی و تنگستن مطرح می‌شود.

لبه های تیغ میکروتوم:

دو مدل از لبه های تیغه میکروتوم

دو مدل از لبه های تیغه میکروتوم

تیغه‌های میکروتوم معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند. ماشینکاری برای ایجاد هندسه لبه و نوک مبتنی بر تجربیاتی است که در طول زمان کفایت عملکرد آن در برش مطلوب ثابت شده باشد. به منظور بهبود عملکرد برش و افزایش عمر مفید، روی تیغه فولادی پوششی قرار میگیرد. در تیزکن لبه (Edge sharpener)، در واقع تنظیم بر اساس درجه ای است که اجازه میدهد تیغه برش را تا نقطه ای دقیق و مشخص تراشید. این درجه از تراش خوردگی باید در یک خط مستقیم و در تمام طول لبه تیغه حفظ شود. عدم کفایت تیزی لبه، موجب آسیبهائی مثل فشرده سازی بالا و عدم جداسازی مناسب اسلاید از نمونه تحت بررسی می شود.

به شرط حفظ فاصله بهینه در زاویه لبه، کوچک بودن زاویه تیغه(هرچه حادتر بودن زاویه) منجر به کاهش تنش در لبه برش تیغه می شود. مطلوب ترین اندازه زاویه، معمولاً بین 2-8 درجه تعریف می شود. بیشتر از این حد بودن زاویه موجب خراشیگی یا بریدگی بخش ها به جای برش می شود.

لبه های تیغه ها نه تنها باید تیز باشند، بلکه باید در زاویه مناسب تیز شده باشند و با تعداد وجوه مناسب ساخته شوند. به عنوان نمونه شرکت MEDIMEAS اقدام به طراحی تیغه های سه وجهی با پایه گسترده نموده است و معتقد است تیغه های سه وجهی زمینه دقت، تیزماندن و دوام را متعادل می کنند، با دقت بیشتری برش می زنند و برای برش های پیچیده ایده آل هستند. هرچه وجه بیشتر باشد، برش ریزتر است.

پوشش گذاری اختصاصی:

در برخی از نمونه ها با فن آوری پلاسما، یک روکش خاص بر روی تیغه ها قرار داده میشود که موجب عملکرد طولاتی مدت تر تیغه ها بر روی نمونه ها بدون ایجاد خراش روی تیغه ها میشود. این فن آوری به تداوم تیزی تیغه ها و طول عمرشان کمک میکنند.

فاکتور نسبت تعداد برش ها توسط هر تیغه:

این نسبت میانگین تعداد بلوک در هر تیغه با برش 3 میکرون است:به عنوان مثال در یک نمونه تجاری از شرکت MEDI MEAS این نسبت 50 تا 60 بلوک برای نمونه های پاتولوژیک، و 35 تا 40 بلوک برای نمونه های تشریحی است.

شماتیک چرخه برش یک نمونه در میکروتوم

شماتیک چرخه برش یک نمونه در میکروتوم

بر مبنای آنچه در شکل شماره 5 به صورت شماتیک نشان داده شده است،

  • تیغه ها روی یک نگهدارنده تیغه نصب می شوند و برای برش نمونه استفاده می شود. هندسه تیغه با نوک دارای لبه برش معمولی است. ضخامت تیغه معمولی 0.25 میلی متر است. 2-
  • تیغه دارای یک بخش مستقیم و برخی قسمت های اریب است که لبه برش را تشکیل می دهند. در حین عمل برش، لبه تیغه نمونه بافت را برش می دهد و نوک آن از یک طرف با بخش برش خورده بافت و از طرف دیگر با بافت تحت مطالعه تماس دارد.
  • حرکت توده تحت آزمون و لبه تیغ برش موجب جدا شدن قطعه برش خورده از بدنه قطعه تحت آزمایش میشود.
  • اکنون برش برداشته شده(Slice) برای مطالعه تحویل داده می شود.

شکل شماره 5 جهت حرکت بلوک بافت را نسبت به تیغه میکروتوم نشان می دهد.

نقش لبه تیغه در دست یابی به حس انجام یک برش عالی:

بافت شناس باید هنگام برش نمونه ها احساس مطلوبی از موفقیت داشته باشد. احساسی که بافت شناس برای ظرافت و سهولت برش در حین عمل میکروتوم دارد به سختی لبه و صافی نوک لبه بستگی دارد. وقتی لبه‌های تیغه با فرآیند خاصی سخت می‌شوند و یک پوشش پلاسما کیفیت آن را تضمین می‌کند، در حین برش بافت شناس هیچ استرسی در برش نمونه های بسیار با ارزش ندارد. زیرا تیغه بدون هیچ گونه اصطکاک روی حجم نمونه تحت آزمون حرکت میکند این عدم اصطکاک وابسته به ویژگی های تیغه و حجم مورد آزمایش است که روی هم می لغزند.

دست یابی به فشرده سازی صفر:

مفهوم فشرده سازی هنگام برش بیان گر یک فاکتور منفی است به این معنی که برشی که از روی حجم برداشته میشود تا زیر میکروسکوپ تحت مطالعه قرار گیرد باید تا حدامکان دارای گستردگی مناسب، عدم تغییر در ضخامت در بخش های مختلف و همچنین تا حدامکان بدون موج و گسیختگی باشد. دستگاه های میکروتوم باید به تیغه هایی مجهز باشند و استاندارد قرار گرفتن تیغه و سطح برش به گونه ای باشد که شاخص فشرده شدن نمونه هنگام برش به سمت صفر میل کند.

در فضای بین قطعه در حال برش خوردن و ابعاد اصلی نمونه حین عمل برش فشرده سازی اتفاق می افتد. فشرده سازی نتیجه اصطکاک بین تیغه و بافت و همچنین ضخامت است. ضخامت بهینه لبه تیغه با لبه های صاف، عدم فشرده سازی را تضمین می کند. همچنین سختی لبه تیغه اطمینان حاصل می کند که اندازه بافت در بلوک و روی لام یکسان است.

لبه های با طراحی کاملاً مطلوب و صاف تضمین می کند که فشرده سازی در بخش های برش داده اتفاق نمی افتد. فشرده سازی از عیوبی است که موجب ایجاد پارازیت هایی بر روی نمونه های بافت در حین برش می شود.