ایجاد سیستم لامسه ای جدید برای جراحی

1397/07/21

پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به استخراج خواص مکانیکی بافت های نرم داخل شکمی در حالت زنده، به منظور کاربرد در سیستم های شبیه ساز جراحی شدند.
به گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر؛ الناز افشاری مجری طرح«استخراج خواص مکانیکی بافت های نرم داخل شکمی در حالت زنده، به منظور کاربرد در سیستم های شبیه ساز جراحی» اظهار کرد: تعیین خواص مکانیکی بافت های نرم (مانند کبد، طحال، کلیه و ... ) یکی از مراحل حساس در مدل سازی و توصیف رفتار این بافت ها محسوب می شود.
وی با بیان اینکه هرچه خواص مکانیکی بافت دقیق تر استخراج شود، مدل-سازی واقع گرایانه تر (واقعی تر) انجام خواهد شد، ادامه داد: مدل سازی بافت نرم، در حوزه های 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 تکنیک های جراحی را برای دانشجویان- جراحان فراهم می آورد 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 بافت های نرم در اثر سوانح-تصادفات و در تشخیص بیماری های مختلف نیز کاربرد دارد.
وی با تاکید بر اینکه اهمیت تکنیکی که قادر باشد داده های تجربی مربوط به خواص مکانیکی بافت های نرم را به طور دقیق و صحیح جمع آوری و ثبت کند، با مدل سازی بافت نرم فراهم می شود، افزود: این در حالی است که تکنیک های پیشین (ایندنتیشن، اسپیریشن و الاستوگرافی)، با مشکلات و محدودیت های جدی مواجه اند تا جایی که داده های ثبت شده توسط این تکنیک ها از دقت کافی برخوردار نیستند.
وی با اشاره به اهمیت اجرای این طرح گفت: در این تحقیق، برای اولین بار مساله استخراج خواص مکانیکی بافت های نرم به کمک یک سیستم لامسه ای جدید با نام «سیستم گرسپر آندوسکوپی» مطرح شده است.
افشاری ادامه داد: این سیستم به کمک یک تکنیک جدید که در سال های اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته (تکنیک گرسپینگ) تلاش می کند تا با گرفتن و فشردن بافت، اقدام به ثبت فیدبک های نیرو و جابه جایی کند.
وی خاطر نشان کرد: در تکنیک گرسپینگ، تلاش می شود تا با بهره گیری از گرسپرهای جراحی لاپاراسکوپی، داده های 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 لامسه ای جدید بود (سیستم گرسپر آندوسکوپی) که با گرفتن و فشردن بافت اقدام به ثبت داده های تجربی (داده های مربوط به فیدبک نیرو و جابه جایی بافت) می کند.
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 محیط های نرم افزاری ضروری کردیم.
وی بیان داشت: به کمک روش های 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 مدل های 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 بافت های نرم در سوانح/ تصادفات و در پیش بینی رفتار بافت با هدف تعیین بیماری می توان از نتایج این پروژه بهره برد.
وی بیان داشت: اصلی ترین ویژگی طرح آن است که، به کمک آن تکنیک گرسپینگ به یک تکنیک کارا و موثر در ثبت داده های تجربی واقعی تر (نزدیک به رفتار واقعی) بافت مبدل می شود.
گفتنی است دکتر مصطفی رستمی (از دانشگاه صنعتی امیرکبیر)، دکتر فرزام فرهمند (از دانشگاه صنعتی شریف) اساتید راهنما و دکتر علیرضا میرباقری (از دانشگاه علوم پزشکی تهران) استاد مشاور این پروژه بودند.