A sztatikus mágneses tér élı anyagban okozott hatásai

Átírás

1 A sztatikus mágneses tér élı anyagban okozott hatásai készült az ELTE alkalmazott matematikai probléma-megoldó megoldó szemináriumára, 9. október 9-re. Elızm zmények, motiváci ció László János /3 /3 egy olyan módszerrel, amely Milyen nagyszerő lenne, ha lehetséges volna fájdalmat csillapítani, gyulladást csökkenteni, ödémát csökkenteni és enyhíteni a mozgáskorlátozottságot nem-gyógyszeres, nem-invazív, nem-fájdalmas, érintésmentes, nem-addiktív, azonnali és lokális hatású, otthon végezhetı, a szervezet saját erıforrásait használja és tudományos bizonyítékokon alapszik 3/3 4/3 egy olyan eszközzel, amely nem igényel gondozást vagy karbantartást, több emberöltı élettartamú, nincs benne mozgó alkatrész, olcsó, nem fogyaszt energiát és a kezelése nem igényel szakértelmet? Mágnes mátrixok Fékkioldó gomb Sínek 4 mm 5/3 6/3

2 Néhány példa a kézbetegségek körébıl USA 84 millió lakos 75 millió egészségügyi intézménybe 3, millió ortopédiára millió kézbeteg 6 nap/akut kézbeteg gyógyulása 6 millió kiesett munkanap USD/nap átlagfizetés 6 milliárd USD ( billió Ft) A krónikus kézbetegek elvesztik a munkájukat! A legismertebb kézbetegségek: akut: kumulált traumatikus sérülések, sport sérülések, egyszerő kinövések, ganglion ciszták, égések, törések/repedések, tumorok krónikus: születési rendellenességek, carpalis alagút szindróma, Sudeck szindróma, osteo- és reumatoid arthritis, osteoporosis, arthrosis 7/3 Kérdések - Van-e e a sztatikus mágneses térnek élettani hatása? - Ha van, milyen? - Mi a háttérmechanizmus? 8/3. Eddigi eredmények ip acetic acid (3) ip acetic acid+smf (76) ip acetic acid+ () /3 /3 paracetamol 3 mg/kg diclofenac mg/kg ibuprofen mg/kg nimesulid.5 mg/kg metamizol.5 mg/kg meloxicam mg/kg cloxinin mg/kg piroxicam mg/kg paracetamol.7 mg/kg meloxicam.5 mg/kg ketoprofen mg/kg metamizol mg/kg diclofenac.5 mg/kg naproxen.5 mg/kg piroxicam.5 mg/kg cloxinin.5 mg/kg ibuprofen.5 mg/kg nimesulid mg/kg pl. egy 8 kg tömegő emberre az hatása megfelel 5 mg Diclofenac, Voltaren, Cataflam hatásának (ezekbıl a legnagyobb kiszerelés a mg retard) analgetikus hatás, % antinociceptikus/analgetikus hatás (%) #4 erıs homogén # #8 # #9 #7 #6 egyoldalas #5 #5 #3 #6 # SMF MR ##3#4 # /3 /3

3 µ-opioid receptor antagonista σ-opioid receptor antagonista ip acetic acid+saline sc. (44) ip acetic acid+saline sc.+smf (3) ip acetic acid+nx sc. (6) ip acetic acid+nx sc.+smf (3) ip acetic acid+saline sc. (44) ip acetic acid+saline sc.+smf (3) ip acetic acid+nr sc. (6) ip acetic acid+nr sc.+smf (6) /3 4/3 κ-opioid receptor antagonista Formalin-indukált indukált gyulladás (n=) ip acetic acid+saline sc. (44) ip acetic acid+saline sc.+smf (3) ip acetic acid+nor-bni sc. (6) ip acetic acid+nor-bni sc.+smf (6) talp nyalogatás Duration of paw és lifitings emelgetés and lickings ideje (s) (s) Sham kontroll box Duration of paw lifitings and lickings (s) -5 min-- -5 min 5-3 min 3-35 min 35-4 min 4-45 min PHASE I. PHASE II. Sham kontroll, box, RTX-pretreated e.k. 4, RTX-pretreated e.k min -5 min 5-3 min 3-35 min 35-4 min 4-45 min PHASE I. PHASE II. I. fázis II. fázis I. fázis II. fázis 5/3 6/3 Alkohol-indukált fekély (n=36, 4, 8 rendre) Neuropáthia (n=6, 6) p<, kontroll SMF p<, m ech an ikai visszah úzási kü szöb, g 6 Seltzer-operált csoport 5 o kezeléssel o 4 3 Seltzer-operált csoport postoperatív idı, nap inhomogén sztatikus mágneses tér expozíció 7/3 8/3 3

4 control (n=8) 3 T (n=8) NX 3 T (n=6) MR idı, min Válaszok - Van olyan sztatikus mágneses tér, amely erıs, akár 84% fölötti antinociceptikus hatást (analgéziát, fájdalomcsillapítást) okoz. oz. - Van sebgyógyulás-elısegítı elısegítı hatása is. - Az endogén opioid rendszer felelıs a hatásért. - A µ-opioid receptorok is fontos szerepet játszanak. - Hasonlóképpen fontosak a kapszaicin-érzékeny rostok a mágneses tér okozta fájdalomérzet-gátlásban. - Az MR invazív és terápiás hatású lehet. 9/3 /3 Megjelent eredmények Rácz Bernadette. 6. Sztatikus mágneses tér (SMT) hatása a kísérletes fájdalomérzésre egéren, Semmelweis Egyetem TDK, III. díj és a Magyar Farmakológiai Társaság ság Különdíja. Rácz Bernadette. 6. Sztatikus mágneses tér (SMT) hatása a kísérletes fájdalomérzésre egéren, elıadás, Farmakológiai Társaság Szimpóziuma, Pécs. Domokos Csaba, Hajagos Imre dimenziós 3 mágneses tér szimulálása, Szegedi Egyetem TDK, I. díj. Csaba Domokos, Imre Hajagos. 6. Computation and visualization of magnetic fields, in Proceedings of Central European Seminar on Computer Graphics for Students, elıadás, e Častá-Papiernička, Szlovák Köztársaság. János LászlL szló,, Klára Gyires. 6. Static magnetic field-induced induced antinociceptive activity (analgesic effect) in mice may be mediated by the opioid system, Abstract, XVth World Congress of Pharmacology, Acta Pharmacologica Sinica 7(): 3. János LászlL szló,, Jenı Reiczigel, LászlL szló Székely, Antal Gasparics, István n Bogár, LászlL szló Bors, Bernadette Rácz, Klára Gyires. 7. Optimization of the static magnetic field parameters improves analgesic effect in mice. Bioelectromagnetics 8/8: Katalin Sándor, S Zsuzsanna Helyes, Klára Gyires, János J Szolcsányi, János J LászlL szló.. 7. Static magnetic field-induced induced antinociceptive effect and the involvement of capsaicin-sensitive sensitive sensory nerves in this mechanism. Life Sciences 8:97-.. Klára Gyires, Bernadett Rácz, R Zoltán n Zádori, Z János J LászlL szló.. 8. Static magnetic field induces an opioid-mediated analgesic action in the writhing test in mice. Bioelectromagnetics 9/6: János László,, KláraK Gyires T homogeneous static magnetic field of a clinical MR significantly inhibits pain in mice,, nyomdában a Life Sciences 84/-: Miklós Antal,, JánosJ László. 9. Exposure to inhomogeneous static magnetic field ceases mechanical allodynia in neuropathic pain. Bioelectromagnetics 3/6: János László,, JúliaJ Tímár,, Zsuzsanna Gyarmati,, Zsuzsanna Fürst,, KláraK Gyires.. 9. Pain-inhibiting inhibiting inhomogeneous static magnetic field fails to influence locomotor activity and anxiety behaviour in mice: no interference between magnetic field- and morphine-treatment. Brain Research Bulletin 79: /3 3. Feladatok /3 A megoldás fıbb lépései A) Adott geometriájú, adott mágneses specifikációjú permanens mágnes terének számítása integrálegyenletes módszerrel. - Irodalmi adatok győjtése (elektromágneses terek számításának módszerei) - Recenzió készítése az irodalmi áttekintésbıl - Saját modell elkészítése, tesztelése, debugging 3/3 4/3 4

5 A megoldás menete (integrálegyenletes megoldás) sztatikus mágneses tér D n D Hds s = Jndf + df rot( H) = J + rot( H) = elektrosztatikus tér B n B Eds s = df rot( E) = rot( E) = g f f g f f f elektromos töltéshordozók nélkül Ddf = ρdv div D = ρ div D = n n V Bdf = div B = D=εε E E= grad U B= rot A vagy B= µµ H µ H + M H s + H m div( Hs) = rot( Hm) = H = grad φ 5/3 r = x x i + y y j+ z z k ( f s) ( f s) ( f s) M n n r n n n x f,y f,z f n n = n n = V V rot H = rot H = ( ) ( ) ( ) ( ) div B = div B = B = µµ H B = µ H 6/3 M n n r x f,y f,z f n n n V V H = grad = n ( φ ) H H grad ( φ ) s ( φ) ( φ) ( φ) div( M) div grad M + = div grad = div grad = E = E t n t D D = ω H = H t B = B H = grad( φ) = grad M grad dv 4π r V n t n B) Egy egér geometriájának számítógépes szimulációja (voxel fantom készítés) úgy, hogy a geometriailag megfelelı modell-szervek helyesen tükrözzék azok anizotróp mágneses tulajdonságait is. Φ I = = i Bdf R R f 7/3 8/3 A megoldás fıbb lépései - Irodalmi adatok győjtése (pl. BiCG, 3D NURBS), irodalmi modellek mőködésének megértése - Recenzió készítése az irodalmi áttekintésbıl - A méretarányos sztatikus modell felépítése - Adatok győjtése a szövetek mágneses szuszceptibilitásáról - A szövetek elektromos és mágneses tulajdonságainak implementációja - A modell tesztelése, debugging Elvárások - ambíció tudományos munka végzésére, az eredmények elérésére - angol nyelv ismerete (olvasás) - önálló munkavégzés képessége (angol nyelvő irodalmazás, lényegkiemelés, a felmerülı problémák matematikai megfogalmazása stb.) - érdeklıdés véges differencia módszerrel, elliptikus integrálok számolásával kapcsolatban - számítógép programozási gyakorlat elıny - több hallgató esetén elıny, ha az illetık már tevékenykedtek csapatban 9/3 3/3 5

6 6 3/3 gerinc szív gyomor vesék hólyag tüdık testszövetek törzs epe máj fej labirintus szerv agy Fantom Fantom 3/3 átlago tlagos mágneses gneses szuszcep szuszceptibilit tibilitás vese vese tüdık test testsz szövetek vetek sz szív máj hólyag lyag gyomor gyomor gerinc gerinc epe epe agy agy átlago tlagos elektromos elektromos vezet vezetıképess pesség ı poz pozíci ció ı irány ny ellemzı méretek retek ı alak alak szerv/sz szerv/szövet vet