عضوی که دیگرمصنوعی نیست

عضوی که برای شما ساخته شده است (عضوی که دیگر مصنوعی نیست) لزوم مدلسازی و توانایی طراحی 3 بعدی از آناتومی بدن به منظور بازسازی و ترمیم کاشت اعضا از مواردی است که ادامه حیات را برای افراد سانحه دیده

کد خبر: ۹۹۲۲۳

یا معلول مهیا می کند و مساله ای مهم در مهندسی به شمار می آید.
به این منظور از روش مدلسازی مبتنی بر پردازش تصاویر استفاده شده است. این فناوری در زمینه پزشکی موجب ارائه سرویس ها و خدماتی همچون نمایش سه بعدی آناتومی بیمار، برنامه ریزی جراحی ، طراحی ایمپلنت و تولید پروتز شده و دریچه جدیدی به سوی طراحی و ساخت اعضای مصنوعی گشوده است.
امروزه فناوری تهیه نمونه پیش از ساخت اصلی (RP)کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف همچون پزشکی ، خودروسازی ، هوافضا و... پیدا کرده است.
این فناوری در زمینه پزشکی موجب ارائه سرویس ها و خدماتی همچون نمایش سه بعدی آناتومی بیمار، برنامه ریزی جراحی ، طراحی ایمپلنت و تولید پروتز شده است. اما به گفته مهندس ابراهیم خلقانی ، عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس روش مدلسازی سه بعدی در پزشکی با مدلسازی در دیگر کاربردها متفاوت است ؛ چرا که در کاربردهای پزشکی اشیا تقریبا به صورت فیزیکی وجود ندارند، در نتیجه ساخت مدلهای پزشکی درگیر مهندسی معکوس هستند.
به این منظور از روش مدلسازی مبتنی بر پردازش تصاویر دستگاه های سی.تی اسکن وام.آر.آی استفاده و با گرفتن داده ها از مجموعه مقاطع آغاز می شود.
پس از پردازش روی همه تصاویر، تصاویر مونتاژ و در نهایت خروجی به صورت فایلی با فرمت نرم افزارهای CADارائه می شود که قابل انتقال به دستگاه های تهیه نمونه عضو پیش از جراحی است.
تکنیک تهیه نمونه پیش از ساخت روش جدیدی است که از حدود یک دهه پیش به منظور ساخت نمونه قطعات با هندسه پیچیده به صورت مستقیم از فایلهای سه بعدی به کار می رود. این تکنیک در حال حاضر همپای کشورهای پیشرفته دنیا در کشور ما و به دست متخصصان داخلی طراحی و ساخته شده است.
به این ترتیب و با استفاده از این فناوری بازسازی و ترمیم اعضا برای افراد سانحه دیده پیشرفت قابل ملاحظه ای خواهد داشت.
دکتر باقر نجفی ، عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران ضمن مهم شمردن این فناوری در ساخت و تهیه نمونه عضو پیش از اعمال جراحی موفقیت در ارائه این مدلها را به دقت در پردازش تصاویر و توانایی و قابلیت نرم افزارهای گرافیکی موردنظر برای کنترل موثر و اصلاح داده های دو وسه بعدی منوط می داند و می افزاید: به منظور مدلسازی بافتهای سخت استخوانی آناتومی باید الگوریتم مشخصی را طی کرد.
روی داده های حاصل از دستگاه های تصویربرداری پزشکی یک سری عملیات پردازش صورت می گیرد که با عنوان عملیات فرآیند مدلسازی پزشکی بررسی می شوند.
این فرآیند مدلسازی پزشکی به 4بخش گرفتن داده ها، پردازش تصاویر، تولید مدل آزمایشی رایانه ای و ساخت نمونه با استفاده از RPو در نهایت پس از تولید مدل آزمایشی و تستهای عملکرد، تولید واقعی قطعه تقسیم می شوند.

تصاویری که مدلسازی می شوند
در میان دستگاه های تصویربرداری پزشکی 2مورد آنها یعنی سی.تی.اسکن و ام.آر.آی اطلاعات مربوط به جزییات آناتومیک بدن را با دقت خوبی ارائه می کنند.
هرچند سیستم های دیگر نیز همچون اولتراسوند، ماموگرافی و اشعه ایکس وجود دارند ولی سی.تی.اسکن و ام.آر.آی قابلیت و توانایی نمایش اطلاعات جزیی در مورد ساختار آناتومی طبیعی و غیرطبیعی را بخوبی ارائه می کنند.
به گفته نجفی در واقع دستگاه سی.تی از یک دسته پرتوی اشعه ایکس که به صورت موازی تابیده می شوند به منظور نمایش برشهای مناسب از بافتهای سخت استخوانی با قدرت وضوح تصویر بالا در هر لایه بهره می گیرد.
در دستگاه ام.آر.آی نیز تصاویر براساس اختلاف خصوصیات و ویژگی های بافتها با تغییر تعداد، توالی و ترتیب میدان های پالسی فرکانس رادیویی تشکیل می شود؛ بنابراین این دو دستگاه به دلیل داشتن وضوح تصویر و دقت مناسب کارایی زیادی در میان سیستم های تصویربرداری دارند.
به طوری که برشهای حاصل از دستگاه سی.تی با استفاده از روش بازسازی تصاویر می تواند در حداقل فاصله یک میلی متری تشکیل شوند.
نجفی می افزاید: تا 10سال پیش که دستگاه های تصویربرداری پیشرفت زیادی نداشتند، خروجی دستگاه های تصویربرداری روی عکسهای رادیوگرافی چاپ می شدند، ولی امروزه به برکت پیشرفت های پزشکی و رایانه ای داده ها را براحتی روی دیسکهای فشرده یا اپتیکال دیسکها (MOD)با دقت بالاتر و کیفیت وضوح تصویر بالاتر می توان ذخیره کرد و فرآیندهای پردازش تصویر را روی رایانه های شخصی انجام داد.
در جریان فرآیند اسکن ، بیمار در معرض صفحات 2تا 3میلی متری قرار می گیرد. این اطلاعات به دست آمده از هر صفحه برش می تواند در کنار هم گذاشته شوند و در جهت ایجاد یک تصویر سه بعدی از ساختار آناتومی به نحوی که اندازه و موقعیت ساختار را نشان دهد، مورد استفاده قرار گیرد.
ناحیه اسکن شده پس از پردازش به صورت یک حجم مجازی از استخوان های بیمار و بافت نرم موجود ذخیره می شود. حجم مورد نظر را می توان با استفاده از روشهای سایه زنی سطوح روی رایانه مشاهده کرد.
به منظور پردازش تصاویر، داده های به دست آمده از دستگاه های تصویربرداری با دقت و بررسی پارامترهای اساسی آنها طبقه بندی می شوند.
به گفته خلقانی ، بر این اساس در طبقه بندی تصاویر نتایج به دست آمده از دستگاه های ام.آر.آی و سی.تی.اسکن جزو تصاویر در مقیاس خاکستری که محور اصلی کار ما را در پردازش تصویر مشخص می کنند، هستند.
به این ترتیب برای هر نقطه از یک تصویر دیجیتال می توان یک مختصات و شماره رنگ را اختصاص داد. اولین بخش در تحلیل تصویر بخش بندی یعنی تقسیم بندی یک تصویر به اجزا یا موضوعات تشکیل دهنده آن است ؛ البته سطح یا میزان این تقسیم بندی بستگی به مساله مورد نظر دارد و فرآیند باید پس از تفکیک موضوعات متوقف شود. یک مثال خوب از موضوع تفکیک بافتهای نرم و سخت استخوانی از تصاویر سی.تی اسکن و ام.آر.آی است.

عضوی همانند عضو طبیعی
استفاده از نمونه ها پیش از عمل جراحی در ساخت مدلهای سه بعدی فیزیکی ، ارتباط میان جراح ، پرستار و بیمار را بسیار ساده تر می کند.
این مدلها برای تشخیص بخصوص در موارد جراحی های پیچیده بسیار مفید و موثر هستند و خطرات احتمالی برای بیمار را کاهش می دهند. در این روش بیمار زمان کمتری تحت عمل جراحی قرار می گیرد و هزینه کمتری را نسبت به روشهای دیگر می پردازد.
ضمن آن که این فناوری اطمینان از جراحی را به جراح می بخشد و فرصت کافی جستجوی مکانهای ورود ابزار جراحی به بدن را ایجاد می کند.
در نتیجه این کار مدت زمان جراحی را کاهش می دهد، خطر ناقص شدن را از میان می برد و اطمینان از جراحی را به صورت معناداری افزایش می دهد. جراحی های پیچیده و حساس به برنامه ریزی های گسترده نیاز دارند.
در یک جراحی پیچیده به عنوان مثال برش جمجمه تغییر مکان بخشهای استخوانی بایستی بسیار دقیق و صحیح ارزیابی شود تا با استفاده از تجهیزات پزشکی واقعی بهترین راهبرد اعمال شود.
این مدلها و نمونه ها می توانند در یک عمل آزمایشی برای راهنمایی یا تدریس دانشگاهی جراحان و پزشکان هم مورد استفاده قرار گیرند.
بیومدلهای سه بعدی به صورت عمده ای طراحی و ساخت ایمپلنت های پزشکی را بهبود می بخشند. این مدلها می توانند هم به عنوان یک قالب که ایمپلنت از روی آن شکل می گیرد یا به عنوان یک مدل اصلی که ایمپلنت از روی آن کپی می شود استفاده شود.
این مدلهای فیزیکی از داده های رایانه ای سه بعدی با اضافه کردن لایه های مواد رزینی فتوپلیمر در SLAصورت می گیرد. این روشها تولید قطعات پیچیده را که با روشهای دیگر مشکل و پرهزینه است ، به آسانی میسر می کند. هر چند تکنیک های فرزکاری با سرعت برش بالا برای ساخت مدلهای با پیچیدگی کمتر نیز مرسوم است.
اگر چه در عصر حاضر فناوری تهیه نمونه پیش از ساخت اصلی کاربردهای گسترده ای در صنعت پیدا کرده ، اما استفاده آن در مدلسازی آناتومی بدن برای بیشتر مردم و حتی افرادی که در واحدهای پزشکی کار می کنند، جدید و ناشناخته است ، در حالی که همه روشهای نمونه سازی سریع برای تولید مدلهای پزشکی استفاده می شوند و این فناوری در مراکز بهداشتی ، بیمارستان ها، درمانگاه ها و کلینیک های پزشکی کمک عمده ای به برنامه ریزی روش معالجه کرده است.
برخی از کاربردهای عملی این روش که در بیمارستان های اروپا و امریکا برای چندین سال نتایج قابل قبولی دربر داشته اند شامل این موارد می شوند: جراحی استخوان کاسه سر، صورت ، لگن خاصره ، جراحی پلاستیک صورت ، اتورونیولوژی (بازسازی سر و گردن ، بازسازی بخشهای مربوط به بینی)، جراحی نخاع ، طراحی و ساخت ایمپلنت زانوی مصنوعی و ایمپلنت های دندانی و پایه دندان.