توسط محققان دانشگاه امیرکبیر؛

سیستم شبیه ساز جراحی شکمی با امکان انجام یک جراحی مجازی طراحی شد

پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به استخراج خواص مکانیکی بافت‌های نرم داخل شکمی در حالت زنده، به منظور کاربرد در سیستم‌های شبیه ساز جراحی شدند.

کد خبر: ۷۱۶۸۹۵

شنبه - ۲۱ مهر ۱۳۹۷ / October 13, 2018

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، الناز افشاری مجری طرح «استخراج خواص مکانیکی بافت‌های نرم داخل شکمی در حالت زنده، به منظور کاربرد در سیستم‌های شبیه ساز جراحی» اظهار کرد: تعیین خواص مکانیکی بافت‌های نرم (مانند کبد، طحال، کلیه و ...) یکی از مراحل حساس در مدل سازی و توصیف رفتار این بافت‌ها محسوب می‌شود.

وی با بیان اینکه هرچه خواص مکانیکی بافت دقیق‌تر استخراج شود، مدل-سازی واقع گرایانه‌تر (واقعی تر) انجام خواهد شد، ادامه داد: مدل سازی بافت نرم، در حوزه‌های مختلف پزشکی به ویژه جراحی کاربرد‌های با ارزشی دارد.

وی ادامه داد: یک سیستم شبیه ساز جراحی، امکان انجام یک جراحی مجازی و تکرار و تمرین مانور‌ها و تکنیک‌های جراحی را برای دانشجویان- جراحان فراهم می‌آورد تا بتوانند در شرایطی نزدیک به شرایط طبیعی بدن به طور صحیح و مناسب آموزش ببینند.

به گفته وی، مدل سازی بافت نرم، در مهندسی بافت، ارزیابی آثار جراحت و ضربه به بافت‌های نرم در اثر سوانح-تصادفات و در تشخیص بیماری‌های مختلف نیز کاربرد دارد.

وی با تاکید بر اینکه اهمیت تکنیکی که قادر باشد داده‌های تجربی مربوط به خواص مکانیکی بافت‌های نرم را به طور دقیق و صحیح جمع آوری و ثبت کند، با مدل سازی بافت نرم فراهم می‌شود، افزود: این در حالی است که تکنیک‌های پیشین (ایندنتیشن، اسپیریشن و الاستوگرافی)، با مشکلات و محدودیت‌های جدی مواجه اند تا جایی که داده‌های ثبت شده توسط این تکنیک‌ها از دقت کافی برخوردار نیستند.

وی با اشاره به اهمیت اجرای این طرح گفت: در این تحقیق، برای اولین بار مساله استخراج خواص مکانیکی بافت‌های نرم به کمک یک سیستم لامسه‌ای جدید با نام «سیستم گرسپر آندوسکوپی» مطرح شده است.

افشاری ادامه داد: این سیستم به کمک یک تکنیک جدید که در سال‌های اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته (تکنیک گرسپینگ) تلاش می‌کند تا با گرفتن و فشردن بافت، اقدام به ثبت فیدبک‌های نیرو و جابه جایی کند.

وی خاطر نشان کرد: در تکنیک گرسپینگ، تلاش می‌شود تا با بهره گیری از گرسپر‌های جراحی لاپاراسکوپی، داده‌های تجربی مورد نیاز برای مدل سازی رفتار بافت ثبت شود.

وی با اشاره به روش کار خود در ادامه عنوان کرد:هدف اول در این پروژه، راه اندازی یک سیستم لامسه‌ای جدید بود (سیستم گرسپر آندوسکوپی) که با گرفتن و فشردن بافت اقدام به ثبت داده‌های تجربی (داده‌های مربوط به فیدبک نیرو و جابه جایی بافت) می‌کند.

این پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر خاطر نشان کرد: در این مرحله اقدام به طراحی، ساخت، تجهیز حسگر‌های نیرو و جابه جایی، بکارگیری مدارات الکتریکی- الکترونیکی مورد نیاز و بکارگیری محیط‌های نرم افزاری ضروری کردیم.

وی بیان داشت: به کمک روش‌های حل معکوس (بهره گیری از روش المان محدود معکوس و الگوریتم برنامه ریزی درجه دوم متوالی)، خواص مکانیکی (ضرایب مدل ساختاری هایپرالاستیک نئو-هوکین) برای مدل‌های شبیه ساز بافت نرم تعیین شدند.

وی با اشاره به کاربرد‌های این پروژه گفت: در محیط شبیه سازی یک سیستم شبیه ساز جراحی، در مهندسی بافت، در بررسی آثار جراحت و ضربه به بافت‌های نرم در سوانح/ تصادفات و در پیش بینی رفتار بافت با هدف تعیین بیماری می‌توان از نتایج این پروژه بهره برد.

وی بیان داشت: اصلی‌ترین ویژگی طرح آن است که، به کمک آن تکنیک گرسپینگ به یک تکنیک کارا و موثر در ثبت داده‌های تجربی واقعی‌تر (نزدیک به رفتار واقعی) بافت مبدل می‌شود.

گفتنی است مصطفی رستمی (از دانشگاه صنعتی امیرکبیر)، فرزام فرهمند (از دانشگاه صنعتی شریف) اساتید راهنما و  علیرضا میرباقری (از دانشگاه علوم پزشکی تهران) استاد مشاور این پروژه بودند.