سامانه همایش ها

صفحه اصلی / سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران

طراحی بهینه‌ی پلاک‌های ارتوپدی برای ترمیم شکستگی ساب تروکانتریک استخوان ران بر پایه‌ی مدل‌سازی آماری و روش‌های یادگیری ماشین

نویسندگان :

ماجده رضائی¹ مسعود شریعت پناهی² مراد کریم پور³ هادی قطان کاشانی⁴

1- دانشگاه تهران 2- دانشگاه تهران 3- دانشگاه تهران 4- دانشگاه تهران

کلمات کلیدی :

بهینه‌سازی،پلاک‌های شخصی‌سازی شده،تحلیل المان محدود،خوشه‌بندی بدون نظارت،شکستگی استخوان ران،طراحی پلاک ارتوپدی،مدل‌سازی آماری شکل

چکیده :

شکستگی‌های ناحیه‌ی زیر برآمدگی کوچک استخوان ران از آسیب‌های شایع اسکلتی محسوب می‌شوند که معمولاً با استفاده از پلاک‌های ارتوپدی درمان می‌گردند. انتخاب پلاک مناسب به دلیل تفاوت‌های اسکلتی بیماران و شرایط متنوع شکستگی همواره چالش‌برانگیز بوده است. در این پژوهش رویکردی جمعیت‌محور برای طراحی و بهینه‌سازی پلاک ارائه گردید که بر پایه‌ی مدل‌سازی آماری شکل توسعه یافته است. بدین منظور، تصاویر سی‌تی‌اسکن بیماران، در یک جامعه‌ی آماری متنوع، پردازش شده و ساختار آناتومیکی استخوان، با بهره‌گیری از مدل‌سازی آماری شکل، تحلیل و با کشف تفاوت‌ها و خوشه‌های ساختاری با الگوریتم خوشه‌بندی بدون نظارت، در پنج گروه متمایز دسته‌بندی شد. برای هر گروه، یک نمونه‌ی نماینده انتخاب و فرایند طراحی و بهینه‌سازی پلاک انجام شد. نتایج شبیه‌سازی‌های المان محدود نشان داد که پلاک‌های بهینه‌شده توانستند بیشینۀ تنش در استخوان سخت، بافت اسفنجی و مجموعۀ پلاک-پیچ را به ترتیب تا 9/46%، 4/43% و 9/68% نسبت به پلاک اولیه (قبل از بهینه‌سازی) کاهش دهند. این کاهش معنادار در تنش بیانگر بهبود توزیع بار و افزایش پایداری مکانیکی سیستم تثبیت است. رویکرد پیشنهادی با امکان طراحی پلاک‌های نیمه‌شخصی‌سازی شده، علاوه بر کاهش هزینه و زمان نسبت به طراحی کاملاً فردمحور، می‌تواند به بهبود کارایی بالینی و تسریع روند بهبودی بیماران منجر شود.