از چشم مصنوعی شهر سوخته تا بیوالکتریک مدرن: تاملی بر ریشه های کهن مهندسی پزشکی در فلات ایران

چکیده

مهندسی پزشکی (Biomedical Engineering) در ادبیات معاصر غالبا به مثابه دانشی نوظهور و برآمده از انقلاب صنعتی و تحولات نیمه دوم سده بیستم تعریف می شود. با این حال، شواهد دیرین انسان شناختی و اکتشافات باستان شناختی در محوطه باستانی «شهر سوخته» واقع در دشت سیستان، بیانگر فهم کاربردی و نبوغ آمیز ایرانیان باستان در طراحی و پیاده سازی سازوکارهای درمانی، مداخله جراحی و جایگزینی اندام است. کشف نخستین نمونه پروتز چشم مصنوعی متعلق به هزاره سوم پیش از میلاد و ثبت شواهد جراحی جمجمه (ترپاناسیون) بر روی یک دختر نوجوان در این محوطه، گواهی تجربی بر پیوند دیرین نیازهای فیزیولوژیک انسان با ابزارسازی و مهندسی مواد در این خطه است. این یادداشت تحلیلی می کوشد با تکیه بر یافته های کاوش های هیئت های باستان شناسی، ردپای تفکر بیومکانیک و بیومتریال کهن را در محوطه شهر سوخته بررسی کرده و چشم اندازی تاریخی پیش روی جامعه علمی مهندسی پزشکی کشور قرار دهد.

۱. مقدمه
هنگامی که سخن از مهندسی پزشکی به میان می آید، معمولا تصویر حسگرهای نانومتری، سامانه های تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، ضربان سازهای زیست سازگار و تجهیزات پیشرفته مانیتورینگ بیوالکتریک در ذهن مجسم می شود. مهندسی پزشکی، در جوهره خود، کاربرد اصول و تکنیک های علوم مهندسی برای درک، ترمیم یا جایگزینی عملکردهای زیستی آسیب دیده است. با چنین تعریفی، تاریخ این دانش نه با پیدایش مدارات الکتریکی، بلکه با نخستین تلاش های نبوغ آمیز بشر برای ساخت ابزارهای جبران کننده نقص عضو و مداخلات تهاجمی بر مبنای شناخت کالبدشناسی آغاز می شود.
در این میان، «شهر سوخته» در ۵۶ کیلومتری زابل (استان سیستان و بلوچستان) که قدمت آن به حدود ۳۲۰۰ تا ۱۸۰۰ پیش از میلاد بازمی گردد، کانون توجه دیرین انسان شناسان و تاریخ نگاران علم بوده است. کاوش های گسترده ای که ابتدا توسط هیئت باستان شناسان ایتالیایی (IsMEO) به رهبری موریتزیو توزی در دهه ۱۹۷۰ میلادی و سپس در دهه های اخیر به سرپرستی دکتر سید منصور سیدسجادی صورت گرفت، شواهدی به دست داد که رویکرد انسان کهن این جغرافیا را در مواجهه با بیماری و نقص عضو به تصویر می کشد.

۲. شاهکار بیومتریال کهن: چشم مصنوعی هزاره سوم پیش از میلاد

در سال ۱۳۸۵ (۲۰۰۶ میلادی)، در جریان کاوش های گورستان شهر سوخته در گور شماره ۶۷۰۵، اسکلت زنی حدودا ۲۸ تا ۳۲ ساله با قد نسبتا بلند کشف شد که یکی از برجسته ترین مواریث تاریخ علم پزشکی و پروتز را در خود جای داده بود: یک کره چشم مصنوعی در مدار چشم چپ.
بررسی های میکروسکوپی و شیمیایی روی این یافته، وجوهی خیره کننده از مهندسی طراحی و زیست مواد را آشکار ساخت:
ترکیب ماده و زیست سازگاری تجربی: ساختار پایه این پروتز از ترکیب قیر طبیعی (بیتومن) با نوعی چربی جانوری ساخته شده بود تا هم وزن سبکی داشته باشد و هم در برابر ترشحات بافتی و تخریب محیطی مقاومت نشان دهد.
شبیه سازی آناتومیک دقیق: سطح بیرونی این چشم با لعاب بسیار نازکی پوشانده شده و روی آن ریزترین جزئیات مویرگ های چشمی با استفاده از سیم های طلایی به ضخامت کمتر از نیم میلی متر بازنمایی شده بود. طراحی مردمک در کانون دایره مرکزی و هماهنگی زاویه قرارگیری نشان دهنده شناخت نسبی سازنده از هندسه صورت و وضعیت استخوانی اربیت چشم است.
مکانیزم تثبیت زیست مکانیکی: در دو طرف این پروتز، دو سوراخ ظریف تعبیه شده بود تا با عبور دادن نخ های نازک و بستن آن به پشت سر، پروتز در حفره چشم تثبیت گردد. شواهد دیرینه آسیب شناسی (Paleopathology) بر روی لبه استخوانی کاسه چشم و جایگاه بافت همبند زیرین نشان می دهد که این بانو سال ها در زمان حیات خود از این وسیله استفاده کرده و تغییر شکل استخوانی حاصل از فشار مداوم پروتز موید کارکرد بالینی مداوم آن بوده است.
از نگاه مهندسی بافت و ادوات ارتوپدی و توان بخشی، این سازوکار تمام معیارهای پایه یک «ایمپلنت/پروتز اکسترنال» را داراست: سبک سازی برای جلوگیری از آسیب بافت نرم، تثبیت مکانیکی در موقعیت مطلوب، سازگاری فرمی با ساختار اسکلتی میزبان و پرداخت سطحی برای جلوگیری از ایجاد نکروز و عفونت ناشی از اصطکاک.

۳. شواهد مداخله عصبی: جراحی جمجمه (ترپاناسیون)
دومین مدرک کلیدی در این زمینه، اسکلت نوجوانی حدودا ۱۳ ساله است که در اواخر دهه ۱۳۵۰ خورشیدی در این منطقه کشف شد. بر روی استخوان آهیانه (Parietal) سمت راست جمجمه، یک حفره مثلثی شکل با لبه های منظم وجود دارد که شواهد قطعی ترپاناسیون یا جمجمه برداری را نشان می دهد.
نکته حائز اهمیت برای متخصصان بیومکانیک و مهندسی بالینی:
نشانه های بازسازی استخوانی (Bone Remodeling) در حاشیه برش نشان می دهد که بیمار پس از این عمل تهاجمی زنده مانده و مرگ او بلافاصله رخ نداده است.
این مداخله به احتمال فراوان برای درمان هیدروسفالی (تجمع مایع مغزی-نخاعی و افزایش فشار داخل جمجمه) انجام شده بود. این امر بیانگر به کارگیری نوعی نگرش مکانیکی نسبت به دینامیک مایعات داخل جمجمه و تلاش برای کاهش فشار هیدرولیک از طریق باز کردن پنجره استخوانی بوده است.

۴. سنت کهن در امتداد فناوری امروز
مشاهده این شواهد نشان می دهد که مفهوم مهندسی پزشکی نه پدیده ای خلق الساعه در غرب صنعتی، بلکه ریشه در میل دیرپای تمدن های پیشرفته به ویژه فلات ایران برای بهبود کیفیت زیست بشر با کمک دست سازه های فناورانه دارد. گذار از پروتز قیرین با روکش طلا در شهر سوخته به سنسورهای میکروالکترومکانیکی (MEMS)، تراشه های رابط مغز و رایانه (BCI) و پلیمرهای پیشرفته زیست سازگار امروزی، نشانگر پیوستگی این جست وجوی علمی در بستری ۵۰۰۰ ساله است.
بازخوانی این میراث تاریخی برای دانشجویان و پژوهشگران حوزه بیوالکتریک و بیومکانیک کشور فراتر از یک مایه مباهات هویتی است؛ این امر یادآور رسالت ذاتی این رشته در تبدیل دانش به ابزارهای رهایی بخش از ناتوانی های جسمی است.

منابع و مراجع
سیدسجادی، سید منصور. (۱۳۸۶). گزارش های باستان شناسی شهر سوخته: کاوش در گورستان (فصل های ۷ و ۸). پژوهشگاه میراث فرهنگی و گردشگری.
Pardini, E., & Saracino, M. (1983). The paleopathology of the human remains from Shahr-i Sokhta. Rivista di Antropologia, 62, 183–198.
Sajjadi, S. M. S., et al. (2008). The discovery of an artificial eyeball from the 3rd millennium BC in Shahr-e Sukhteh, Iran. International Journal of Osteoarchaeology, 18(6), 612–620.
Tosi, M. (1968). Excavations at Shahr-i Sokhta, a chalcolithic settlement in the Iranian Sistan: Preliminary report on the first campaign. East and West, 18(1/2), 9–66.