الاستئصال

الاستئصال ( باللاتينية : ablatio - الإزالة) هو إزالة أو تدمير شيء ما من جسم ما عن طريق التبخير أو التقطيع أو عمليات التآكل أو بوسائل أخرى. فيما يلي وصف لأمثلة المواد الاستئصالية، بما في ذلك مواد المركبات الفضائية للصعود وإعادة الدخول إلى الغلاف الجوي ، والجليد والثلج في علم الجليد ، والأنسجة البيولوجية في الطب ومواد الحماية السلبية من الحرائق .

في الذكاء الاصطناعي ، وخاصة التعلم الآلي ، الاستئصال هو إزالة أحد مكونات نظام الذكاء الاصطناعي. ^[1] المصطلح مشابه لعلم الأحياء: إزالة مكونات الكائن الحي.

الاستئصال البيولوجي هو إزالة بنية أو وظيفة بيولوجية.

الاستئصال الجيني هو مصطلح آخر لإسكات الجينات ، حيث يتم إلغاء التعبير الجيني من خلال تغيير أو حذف معلومات التسلسل الجيني . في الاستئصال الخلوي، يتم تدمير أو إزالة الخلايا الفردية في مجموعة سكانية أو ثقافة. يمكن استخدام كليهما كأدوات تجريبية، كما هو الحال في تجارب فقدان الوظيفة . ^[2]

في الطب، الاستئصال هو إزالة جزء من الأنسجة البيولوجية ، وعادة ما يكون ذلك عن طريق الجراحة . يمكن إجراء الاستئصال السطحي للجلد ( التقشير الجلدي ، ويسمى أيضًا تجديد البشرة لأنه يحفز التجديد ) عن طريق المواد الكيميائية (الاستئصال الكيميائي)، أو الليزر ( الاستئصال بالليزر )، أو التجميد ( الاستئصال بالتبريد )، أو الكهرباء ( التوهج ). والغرض منه هو إزالة بقع الجلد، والجلد المتقدم في السن ، والتجاعيد ، وبالتالي تجديد شبابه. كما يتم استخدام الاستئصال السطحي في طب الأنف والأذن والحنجرة لعدة أنواع من الجراحة، مثل جراحة الشخير . الاستئصال بالترددات الراديوية (RFA) هو طريقة لإزالة الأنسجة الشاذة من داخل الجسم من خلال إجراءات طفيفة التوغل، ويستخدم لعلاج مجموعة متنوعة من عدم انتظام ضربات القلب مثل تسرع القلب فوق البطيني ، ومتلازمة وولف باركنسون وايت (WPW)، وتسرع القلب البطيني ، ومؤخرًا في إدارة الرجفان الأذيني . يُستخدم المصطلح غالبًا في سياق الاستئصال بالليزر ، وهي عملية يذيب فيها الليزر الروابط الجزيئية للمادة . لكي يقوم الليزر باستئصال الأنسجة، يجب أن تكون كثافة الطاقة أو التدفق عالية، وإلا يحدث التخثر الحراري، وهو ببساطة تبخر حراري للأنسجة.

الاستئصال بالتدوير هو نوع من تطهير الشرايين يتكون من إدخال جهاز صغير يشبه المثقاب برأس ماسي في الشريان المصاب لإزالة الرواسب الدهنية أو اللويحات. يستخدم هذا الإجراء في علاج أمراض القلب التاجية لاستعادة تدفق الدم.

يعتبر الاستئصال بالموجات الدقيقة (MWA) مشابهًا للاستئصال بالترددات الراديوية (RFA) ولكن بترددات أعلى من الإشعاع الكهرومغناطيسي.

تعمل تقنية الاستئصال بالموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة (HIFU) على إزالة الأنسجة من داخل الجسم بطريقة غير جراحية.

استئصال نخاع العظم هو عملية يتم فيها التخلص من خلايا نخاع العظم البشري استعدادًا لعملية زرع نخاع العظم . يتم ذلك باستخدام العلاج الكيميائي عالي الكثافة والإشعاع الكامل للجسم . وبالتالي، لا علاقة له بتقنيات التبخير الموضحة في بقية هذه المقالة.

يتم استخدام استئصال أنسجة المخ لعلاج بعض الاضطرابات العصبية ، وخاصة مرض باركنسون ، وأحيانًا لعلاج الاضطرابات النفسية أيضًا.

في الآونة الأخيرة، أفاد بعض الباحثين بنتائج ناجحة باستخدام الاستئصال الجيني. وبشكل خاص، يعد الاستئصال الجيني طريقة أكثر كفاءة لإزالة الخلايا غير المرغوب فيها، مثل خلايا الأورام ، لأنه يمكن توليد أعداد كبيرة من الحيوانات التي تفتقر إلى خلايا معينة. ويمكن الحفاظ على السلالات التي تم استئصالها وراثيًا لفترة طويلة من الزمن ومشاركتها داخل مجتمع البحث. أفاد باحثون في جامعة كولومبيا عن إعادة تكوين الكاسبيزات من الديدان الأسطوانية والبشر، والتي تحافظ على درجة عالية من خصوصية الهدف. يمكن أن تكون تقنيات الاستئصال الجيني الموصوفة مفيدة في مكافحة السرطان. ^[3]

الاستئصال الكهربائي ، هي عملية إزالة المواد من قطعة العمل المعدنية لتقليل خشونة السطح .

تخترق عملية الاستئصال الكهربائي الأسطح المؤكسدة شديدة المقاومة، مثل تلك الموجودة على التيتانيوم والمعادن والسبائك الغريبة الأخرى دون إذابة المعدن أو السبائك الأساسية غير المؤكسدة. وهذا يسمح بإنهاء السطح بسرعة كبيرة

تتمتع هذه العملية بالقدرة على توفير التشطيب السطحي لمجموعة واسعة من المعادن والسبائك الغريبة والمستخدمة على نطاق واسع، بما في ذلك: التيتانيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، والنيوبيوم، والكروم والكوبالت، والإنكونيل ، والألمنيوم، ومجموعة من الفولاذ والسبائك المتاحة على نطاق واسع.

تعتبر عملية الاستئصال الكهربائي فعالة للغاية في تحقيق مستويات عالية من التشطيب السطحي في الثقوب والوديان والأسطح المخفية أو الداخلية على قطع العمل المعدنية (الأجزاء).

تنطبق هذه العملية بشكل خاص على المكونات المنتجة بواسطة عملية التصنيع الإضافي، مثل المعادن المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تميل هذه المكونات إلى الإنتاج بمستويات خشونة أعلى بكثير من 5-20 ميكرون. يمكن استخدام الاستئصال الكهربائي لتقليل خشونة السطح بسرعة إلى أقل من 0.8 ميكرون، مما يسمح باستخدام عملية ما بعد المعالجة لتشطيب الأسطح للإنتاج بكميات كبيرة.

في علم الجليد والأرصاد الجوية ، يشير مصطلح الإزالة - وهو عكس التراكم - إلى جميع العمليات التي تزيل الثلج أو الجليد أو الماء من نهر جليدي أو حقل ثلجي. ^[4] يشير مصطلح الإزالة إلى ذوبان الثلج أو الجليد الذي يسيل من النهر الجليدي، أو التبخر ، أو التسامي ، أو الانهيار ، أو إزالة الثلج عن طريق التآكل بواسطة الرياح. عادة ما تكون درجة حرارة الهواء هي التحكم السائد في الإزالة، مع ممارسة هطول الأمطار للتحكم الثانوي. في المناخ المعتدل خلال موسم الإزالة، يبلغ متوسط ​​معدلات الإزالة عادة حوالي 2 مم / ساعة. ^[5] عندما يكون الإشعاع الشمسي هو السبب السائد في إزالة الثلج (على سبيل المثال، إذا كانت درجات حرارة الهواء منخفضة تحت سماء صافية)، فقد تتطور نسيج الإزالة المميز مثل أكواب الشمس والثلوج المتساقطة على سطح الثلج. ^[6] يمكن أن يشير الإزالة إلى فقدان الكتلة من السطح العلوي للنهر الجليدي أو الذوبان الناجم عن المحيط والانهيار على وجه نهاية النهر الجليدي. ^[7]

يمكن أن يشير الاستئصال إما إلى العمليات التي تزيل الجليد والثلج أو إلى كمية الجليد والثلج التي تمت إزالتها.

وقد ثبت أيضًا أن الأنهار الجليدية المغطاة بالحطام تؤثر بشكل كبير على عملية التآكل. توجد طبقة حطام رقيقة يمكن أن توجد أعلى الأنهار الجليدية والتي تعمل على تكثيف عملية التآكل أسفل الجليد. يتم تقسيم الأجزاء المغطاة بالحطام من النهر الجليدي الذي يعاني من التآكل إلى ثلاث فئات تشمل المنحدرات الجليدية والبرك والحطام. تسمح هذه الأقسام الثلاثة للعلماء بقياس الحرارة التي تمتصها المنطقة المغطاة بالحطام ويتم حسابها. تعتمد الحسابات على المنطقة وكميات الحرارة الممتصة الصافية فيما يتعلق بالمناطق المغطاة بالحطام بالكامل. يتم إجراء هذه الأنواع من الحسابات على الأنهار الجليدية المختلفة لفهم وتحليل أنماط الذوبان المستقبلية. ^[8]

تتحرك الأنقاض الجليدية (الحطام الجليدي) من خلال عمليات طبيعية تسمح بحركة المواد على سطح الجليد إلى أسفل المنحدر. ومن الجدير بالذكر أنه إذا كان منحدر الجليد مرتفعًا جدًا، فإن الحطام سيستمر في التحرك على طول الجليد إلى موقع آخر. تختلف أحجام ومواقع الأنهار الجليدية حول العالم، لذا اعتمادًا على المناخ والجغرافيا الطبيعية، يمكن أن تختلف أنواع الحطام. يعتمد حجم وحجم الحطام على مساحة الجليد ويمكن أن يتراوح من شظايا بحجم الغبار إلى كتل بحجم منزل. ^[9]

تم إجراء العديد من التجارب لإثبات تأثير الحطام على سطح الأنهار الجليدية. صمم يوشيوكي فوجي، أستاذ في المعهد الوطني لأبحاث القطب الشمالي ، تجربة أظهرت أن معدل التآكل يتسارع تحت طبقة رقيقة من الحطام ويتأخر تحت طبقة سميكة مقارنة بسطح الثلج الطبيعي. ^[10] هذا العلم مهم بسبب أهمية توافر موارد المياه على المدى الطويل وتقييم استجابة الأنهار الجليدية لتغير المناخ . ^[11] يعد توافر الموارد الطبيعية محركًا رئيسيًا وراء الأبحاث التي أجريت فيما يتعلق بعملية التآكل والدراسة الشاملة للأنهار الجليدية.

يتأثر الاستئصال بالليزر بشكل كبير بطبيعة المادة وقدرتها على امتصاص الطاقة، لذلك يجب أن يكون لطول موجة ليزر الاستئصال عمق امتصاص أدنى. وفي حين يمكن لهذه الليزرات أن تكون ذات متوسط ​​طاقة منخفض، إلا أنها يمكن أن توفر ذروة الشدة والتدفق من خلال:

${\displaystyle {\begin{aligned}{\text{الكثافة}}(\mathrm {W} /\mathrm {cm} ^{2})&={\frac {{\text{متوسط ​​القدرة}}(\mathrm {W} )}{{\text{مساحة النقطة البؤرية}}(\mathrm {cm} ^{2})}}\\[5pt]{\text{شدة الذروة}}(\mathrm {W} /\mathrm {cm} ^{2})&={\frac {{\text{قدرة الذروة}}(\mathrm {W} )}{{\text{مساحة النقطة البؤرية}}(\mathrm {cm} ^{2})}}\\[5pt]{\text{التدفق}}(\mathrm {J} /\mathrm {cm} ^{2})&={\frac {{\text{طاقة نبضة الليزر }}(\mathrm {J} )}{{\text{منطقة التركيز البؤري }}(\mathrm {cm} ^{2})}}\end{محاذاة}}}$

في حين أن ذروة الطاقة هي

${\displaystyle {\text{Peak power }}(\mathrm {W} )={\frac {{\text{pulse energy }}(\mathrm {J} )}{{\text{pulse duration }}(\mathrm {s} )}}}$

إن استئصال سطح القرنية للعديد من أنواع جراحات الانكسار في العين أمر شائع الآن، باستخدام نظام ليزر إكسيمر ( LASIK و LASEK ). نظرًا لأن القرنية لا تنمو مرة أخرى، يتم استخدام الليزر لإعادة تشكيل خصائص الانكسار للقرنية لتصحيح أخطاء الانكسار ، مثل اللابؤرية وقصر النظر ومد البصر . كما يستخدم الاستئصال بالليزر لإزالة جزء من جدار الرحم عند النساء اللاتي يعانين من مشاكل الدورة الشهرية والانتباذ البطاني الرحمي في عملية تسمى استئصال بطانة الرحم .

أثبت الباحثون تقنية ناجحة لاستئصال الأورام تحت السطحية مع الحد الأدنى من الضرر الحراري للأنسجة السليمة المحيطة، وذلك باستخدام شعاع ليزر مركّز من مصدر ليزر ثنائي النبضات قصير للغاية. ^[12]

تُستخدم الدهانات المضادة للتآكل والطلاءات الأخرى ذات الصلة بشكل روتيني لمنع تراكم الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات الأخرى، مثل القشريات البحرية ، على أسطح قاع هياكل السفن البحرية الترفيهية والتجارية والعسكرية. وغالبًا ما تُستخدم الدهانات القابلة للتآكل لهذا الغرض لمنع تخفيف أو إبطال مفعول عامل مقاومة التآكل. وبمرور الوقت، يتحلل الطلاء ببطء في الماء، مما يعرض مركبات مقاومة التآكل الطازجة على السطح. ويمكن أن يؤدي هندسة عوامل مقاومة التآكل ومعدل التآكل إلى إنتاج حماية طويلة الأمد من التأثيرات الضارة للتآكل البيولوجي.

يمكن أن تكون منتجات منع الحرائق ومقاومة الحرائق قابلة للتآكل بطبيعتها. يمكن أن يعني هذا مواد ماصة للحرارة ، أو مجرد مواد قابلة للتضحية وتصبح "مستهلكة" بمرور الوقت أثناء تعرضها للحريق ، مثل منتجات منع الحرائق المصنوعة من السيليكون . إذا أتيحت لها الفرصة الكافية في ظل ظروف الحريق أو الحرارة، فإن هذه المنتجات تتفحم وتتفتت وتختفي. والفكرة هي وضع ما يكفي من هذه المادة في طريق الحريق بحيث يمكن الحفاظ على مستوى تصنيف مقاومة الحريق ، كما هو موضح في اختبار الحريق . تحتوي المواد القابلة للتآكل عادةً على تركيز كبير من المواد العضوية ^{[ بحاجة لمصدر ]} والتي تتحول إلى رماد بالنار. في حالة السيليكون، يحيط المطاط العضوي بغبار السيليكا المقسم بدقة شديدة (ما يصل إلى 380 مترًا ^مربعًا من المساحة السطحية المجمعة لجميع جزيئات الغبار لكل جرام من هذا الغبار ^{[ بحاجة لمصدر ]} ). عندما يتعرض المطاط العضوي للحريق، فإنه يحترق ويتحول إلى رماد ويترك وراءه غبار السيليكا الذي بدأ به المنتج.

الأقراص الكوكبية الأولية هي أقراص دوارة حول النجوم من الغاز الكثيف والغبار المحيط بالنجوم الشابة حديثة التكوين . بعد فترة وجيزة من تشكل النجوم ، غالبًا ما يكون للنجوم مادة محيطة متبقية لا تزال مرتبطة بها جاذبيًا، وتشكل أقراصًا بدائية تدور حول خط استواء النجم - لا تختلف كثيرًا عن حلقات زحل . يحدث هذا لأن الانخفاض في نصف قطر المادة النجمية الأولية أثناء التكوين يزيد من الزخم الزاوي ، مما يعني أن هذه المادة المتبقية تندفع إلى قرص نجمي مسطح حول النجم. قد ينضج هذا القرص النجمي في النهاية إلى ما يشار إليه بالقرص الكوكبي الأولي: قرص من الغاز والغبار والجليد ومواد أخرى قد تتشكل منها الأنظمة الكوكبية . في هذه الأقراص، تبدأ المادة المدارية في التراكم في المستوى الأوسط الأكثر برودة للقرص من حبيبات الغبار والجليد التي تلتصق ببعضها البعض. تنمو هذه التراكمات الصغيرة من الحصى إلى الصخور إلى الكواكب الصغيرة المبكرة، والتي تسمى الكواكب الصغيرة ، ثم الكواكب الأولية ، وفي النهاية الكواكب الكاملة . ^[13]

نظرًا لأنه يُعتقد أن النجوم الضخمة قد تلعب دورًا في تحفيز تكوين النجوم بشكل نشط (من خلال إدخال عدم الاستقرار الجاذبي بين عوامل أخرى)، ^[14] فمن المعقول أن النجوم الشابة الأصغر حجمًا ذات الأقراص قد تعيش بالقرب نسبيًا من النجوم الأكبر سنًا والأكثر ضخامة. وقد تم بالفعل تأكيد ذلك من خلال الملاحظات في مجموعات معينة ، على سبيل المثال في مجموعة شبه المنحرف . ^[15] نظرًا لأن النجوم الضخمة تميل إلى الانهيار من خلال المستعرات الأعظمية في نهاية حياتها، فإن الأبحاث تحقق الآن في الدور الذي ستلعبه موجة الصدمة لمثل هذا الانفجار، وبقايا المستعر الأعظم الناتجة (SNR)، إذا حدثت في خط نيران قرص كوكبي أولي. وفقًا للمحاكاة التي تم تصميمها حاسوبيًا، فإن اصطدام SNR بقرص كوكبي أولي من شأنه أن يؤدي إلى تآكل كبير للقرص، وهذا التآكل من شأنه أن يزيل كمية كبيرة من المواد الكوكبية الأولية من القرص - ولكن ليس بالضرورة تدمير القرص بالكامل. ^[16] هذه نقطة مهمة لأن القرص الذي ينجو من مثل هذا التفاعل مع وجود ما يكفي من المواد المتبقية لتشكيل نظام كوكبي قد يرث كيمياء قرص متغيرة من نسبة الإشارة إلى الضوضاء، والتي يمكن أن يكون لها تأثيرات على الأنظمة الكوكبية التي تتشكل لاحقًا.

في تصميم المركبات الفضائية ، يتم استخدام الاستئصال لتبريد وحماية الأجزاء الميكانيكية و/أو الحمولات التي قد تتلف بخلاف ذلك بسبب درجات الحرارة المرتفعة للغاية. هناك تطبيقان رئيسيان هما الدروع الحرارية للمركبات الفضائية التي تدخل الغلاف الجوي الكوكبي من الفضاء وتبريد فوهات محرك الصواريخ . تشمل الأمثلة وحدة القيادة أبولو التي حمت رواد الفضاء من حرارة العودة إلى الغلاف الجوي ومحرك الصاروخ Kestrel في المرحلة الثانية المصمم للاستخدام الحصري في بيئة الفراغ الفضائي حيث لا يمكن حدوث الحمل الحراري .

بالمعنى الأساسي، تم تصميم المادة القابلة للاحتراق بحيث لا تنتقل الحرارة إلى هيكل المركبة الفضائية، بل يتحمل السطح الخارجي للمادة فقط أغلب تأثير التسخين. يتفحم السطح الخارجي ويحترق - ولكن ببطء شديد، ويكشف تدريجيًا عن مادة واقية جديدة جديدة تحته. تنتقل الحرارة بعيدًا عن المركبة الفضائية بواسطة الغازات المتولدة عن عملية الاحتراق، ولا تخترق مادة السطح أبدًا، وبالتالي تظل الهياكل المعدنية والحساسة الأخرى التي تحميها عند درجة حرارة آمنة. وبينما يحترق السطح ويتشتت في الفضاء، تستمر المادة الصلبة المتبقية في عزل المركبة عن الحرارة المستمرة والغازات شديدة السخونة. تم حساب سمك طبقة الاحتراق بحيث يكون كافيًا لتحمل الحرارة التي ستواجهها المركبة في مهمتها.

يوجد فرع كامل من أبحاث رحلات الفضاء يتضمن البحث عن مواد مقاومة للحريق جديدة لتحقيق أفضل أداء تآكلي؛ هذه الوظيفة ضرورية لحماية ركاب المركبة الفضائية والحمولة من التحميل الحراري المفرط. ^[17] تُستخدم نفس التكنولوجيا في بعض تطبيقات الحماية السلبية من الحرائق ، في بعض الحالات من قبل نفس البائعين، الذين يقدمون إصدارات مختلفة من منتجات مقاومة الحرائق هذه، بعضها لصناعات الطيران والبعض الآخر للحماية من الحرائق الهيكلية .

• حرق القوس الكهربائي​
• درع قابل للنزع

• التقشير الكيميائي. الجمعية الأمريكية لجراحة الجلد.
• جراحة تصحيح البصر بالليزر. معلومات من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.
• فيزياء الاستئصال بالليزر