ایجاد سیستم لامسه‌ای برای استخراج خواص مکانیکی بافت‌های داخل شکمی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما 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» گفت: تعیین خواص مکانیکی بافت‌های نرم (مانند کبد، طحال، کلیه و ...) یکی از مراحل حساس در مدل سازی و توصیف رفتار این بافت‌ها است.

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

افشاری گفت: 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.

وی افزود: 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.

افشاری با تأکید 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، گفت: این در حالی است که تکنیک‌های پیشین (ایندنتیشن، اسپیریشن و الاستوگرافی)، با مشکلات و محدودیت‌های جدی مواجه هستند تا جایی که داده‌های ثبت شده توسط این تکنیک‌ها، دقت کافی را ندارند.

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

افشاری گفت: 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 افزود: در تکنیک گرسپینگ، تلاش می‌شود تا با بهره گیری از گرسپر‌های جراحی لاپاراسکوپی، داده‌های تجربی مورد نیاز برای مدل سازی رفتار بافت ثبت شود.

افشاری با اشاره به روش کارش گفت: هدف اول در این طرح، 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 افزود: 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 گفت: 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 نئوهوکین) برای مدل‌های شبیه ساز بافت نرم تعیین شدند.

افشاری با اشاره به کاربرد‌های این طرح افزود: 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 طرح بهره برد.

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

دکتر مصطفی رستمی (از دانشگاه صنعتی امیرکبیر)، دکتر فرزام فرهمند (از دانشگاه صنعتی شریف) استادان راهنما و دکتر علیرضا میرباقری (از دانشگاه علوم پزشکی تهران) استاد مشاور این طرح بودند.