دراسة: جلطات الدم تشبه مطبات هوائية في الرحلات الجوية

يعرف الكثيرون ماهية المطبات الهوائية التي تصادف بعض الرحلات الجوية بسبب ظروف الرياح، وكذلك هو الحال في رحلات تدفق الدم داخل الأوعية الدموية لجسم الإنسان وفقا لما نشره موقع "News Medical".

يمكن أن تظهر الاضطرابات عندما يتدفق الدم على طول الأوعية أو الحواف، مما يؤدي إلى حدوث تغير مفاجئ في سرعة التدفق. ويُولد تدفق الدم المضطرب قوى إضافية تزيد من احتمالات تجلط الدم. وتنمو هذه الجلطات ببطء حتى يتم نقلها عبر مجرى الدم وتتسبب في حدوث جلطة عن طريق سد الشريان في الدماغ.

صمامات القلب الاصطناعية

توصلت أبحاث فريق من العلماء من مجموعة هندسة القلب والأوعية الدموية، في مركز ARTORG لأبحاث الهندسة الطبية الحيوية بجامعة برن، إلى أن المرضى، الذين تم استبدال صمامات القلب لديهم بأخرى اصطناعية ميكانيكية، هم أكثر عرضة لتكون الجلطات الدموية. وتم التوصل إلى تلك الظاهرة من خلال ملاحظة المرضى بعد تركيب صمام اصطناعي ميكانيكي، حيث يعد عامل خطر التجلط شديدًا بشكل خاص ولهذا السبب يتم التوصية من خلال الطبيب المعالج بتناول المريض لأدوية السيولة يوميًا للوقاية من احتمالات الإصابة بالسكتة الدماغية.

ولم يتم التوصل حتى الآن إلى السبب وراء تعزيز صمامات القلب الميكانيكية لتكوين الجلطات أكثر بكثير من أنواع الصمامات الأخرى، على سبيل المثال، صمامات القلب البيولوجية.

ميكانيكا الموائع

نجح فريق علماء جامعة برن في تحديد آلية يمكن أن تساهم بشكل كبير في معرفة كيفية تكوين الجلطة، من خلال استخدام معادلات حسابية ورياضية معقدة لنظرية الاستقرار الهيدروديناميكي، وهو حقل فرعي لميكانيكا الموائع، أي السوائل والغازات، والتي تم توظيفها بنجاح لعدة عقود لتطوير محركات الطائرات ذات الكفاءة في استهلاك وقود أقل.

وتعد هذه هي أول ترجمة لنظرية الاستقرار الهيدروديناميكي، التي تجمع بين الفيزياء والرياضيات التطبيقية، في مجالات الطب. وباستخدام محاكاة معقدة على كمبيوترات فائقة السرعة في مركز CSCS العلمي في لوغانو، تمكن الفريق البحثي من إظهار أن الشكل الحالي للوحات تنظيم تدفق الدم عبر صمام القلب تؤدي إلى اضطراب قوي في تدفق الدم.

محاكاة معقدة لصمامات القلب

ويوضح هادي ذوالفغاري، أحد أعضاء الفريق البحثي، قائلا إنه "من خلال التنقل عبر بيانات المحاكاة، تم التوصل إلى كيفية اندفاع الدم عند الحافة الأمامية لصمام القلب، وكيف يصبح سريان الدم غير مستقر ويشكل دوامات مضطربة".
وأضاف قائلا: إن "التدفق القوي المتولد نتيجة لهذه العملية يمكن أن ينشط تجلط الدم ويتسبب في حدوث جلطات خلف الصمام مباشرة، مشيرا إلى أن الحواسيب الآلية العملاقة ساعدت على التقاط سبب وجيه واحد للاضطراب في هذه الصمامات، وأسهمت نظرية الثبات الديناميكي في إيجاد حل هندسي لإصلاح هذا الخلل".

تتكون صمامات القلب الميكانيكية، التي استخدمت في الدراسة البحثية، من حلقة معدنية واثنين من اللوحات الدوارة على مفصلات، حيث تفتح وتغلق اللوحات في كل نبضة قلب للسماح بتدفق الدم من القلب باتجاه الخروج فقط ولا تسمح له بالعودة مرة أخرى.

وفي الدراسة، تحقق الفريق البحثي أيضًا من كيفية تحسين صمام القلب، حيث أظهرت عملية محاكاة أخرى بعد إدخال بعض التعديلات على تصميم صمام القلب الميكانيكي أنه تم السماح للدم بالتدفق دون تسبب في حالة عدم الاستقرار، التي تؤدي بدورها إلى الاضطراب، بما يشبه أداء القلب السليم.

ويتوقع العلماء أن يساعد الحفاظ على مثل هذا المستوى والأداء في التدفق الدموي دون اضطراب في تقليل بنسب كبيرة من فرصة تكوين الجلطة والسكتة الدماغية.
الحياة بدون أدوية سيولة

تجرى مئات الآلاف من عمليات تغيير صمامات القلب بأخرى اصطناعية ميكانيكية سنويا حول العالم. ونظرًا لخطر تخثر الدم الشديد، يتناول هؤلاء المرضى وأعدادهم بالملايين حول العالم، أدوية سيولة الدم ومضادات التخثر يوميا ومدى الحياة.

مطبات هوائية

ولكن إذا تم تحسين تصميم صمامات القلب، وفقا لنظرية الاستقرار الهيدروديناميكي لـ"ميكانيكا الموائع"، فإنه من المرجح أن مرضى صمامات القلب الاصطناعية الميكانيكية، لن يحتاجوا إلى تناول مثل هذه الأدوية بعد الآن، بما يمكن أن يؤدي إلى حياة طبيعية، دون تحمل عبء دائم لضرورة تناول أدوية سيولة الدم والتخلص من حالات التوتر التي تطرأ عند السهو أو النسيان أو عدم توافر تلك الأدوية.
الطائرات سبقت قلوب البشر

يقول دومينيك أوبريست، رئيس المجموعة البحثية في مركز ARTORG: "لم يتم تطوير أو تعديل تصاميم صمامات القلب الميكانيكية منذ ابتكارها وإنتاجها في سبعينيات القرن الماضي. بل وعلى النقيض، تم إجراء الكثير من البحث والتطوير في مجالات هندسية أخرى، مثل تصميم الطائرات. وقد حان الوقت للتحدث عن تحسينات بالتصميم الخاص بالصمامات الاصطناعية لصمامات القلب أيضًا من أجل حياة أفضل لملايين من المرضى".