مدل سازی بیومکانیکی بافت نرم برای جراحی به کمک کامپیوتر ۲۰۱۲
Soft Tissue Biomechanical Modeling for Computer Assisted Surgery 2012

این جلد بر مدل سازی بیومکانیکی بافت های بیولوژیکی در زمینه جراحی به کمک رایانه (CAS) تمرکز دارد. به طور خاص، بافت های نرم تغییرشکل پذیر مورد بررسی قرار می گیرند، زیرا موضوع جدیدترین پیشرفت ها در این زمینه هستند. کارهای پیشگامانه در این موضوع CAS به دهه ۱۹۸۰ برمی گردد، با کاربردهایی در ارتوپدی و مدل های بیومکانیکی استخوان ها. با این حال، اخیراً مدل های بیومکانیکی بافت های نرم پیشنهاد شده اند، زیرا بیشتر بدن انسان از اندام های نرم تشکیل شده است که می توانند توسط حرکات جراحی تغییر شکل دهند. مدیریت این مدل ها بسیار پیچیده تر است، زیرا بافت ها می توانند تحت تغییر شکل های بزرگ (چارچوب هندسی غیرخطی) و همچنین روابط تنش/کرنش پیچیده (چارچوب مکانیکی غیرخطی) قرار گیرند.

بخش ۱ این جلد، مدل های بیومکانیکی را ارائه می دهد که در زمینه CAS توسعه یافته و در طول جراحی استفاده شده اند. این موضوع به ویژه جدید است، زیرا بیشتر مدل های بافت نرم که قبلاً پیشنهاد شده اند، مربوط به برنامه ریزی به کمک رایانه هستند، با استفاده پیش از عمل از مدل ها. سپس، این جلد به دو موضوع کلیدی مطرح شده برای استفاده حین عمل از مدل های بافت نرم می پردازد، یعنی (بخش ۲) “چگونه رفتار مکانیکی in vivo بافت ها را تخمین بزنیم؟” (به عنوان مثال، مقادیر پارامترهای مکانیکی که می توانند رفتار واقع بینانه و ویژه بیمار را ارائه دهند، چیست؟) و (بخش ۳) “چگونه یک پلتفرم مدل سازی ایجاد کنیم که شبیه سازی های عددی عمومی و بلادرنگ (یا حداقل تعاملی) را ارائه دهد؟”

This volume focuses on the biomechanical modeling of biological tissues in the context of Computer Assisted Surgery (CAS). More specifically, deformable soft tissues are addressed since they are the subject of the most recent developments in this field. The pioneering works on this CAS topic date from the 1980’s, with applications in orthopaedics and biomechanical models of bones. More recently, however, biomechanical models of soft tissues have been proposed since most of the human body is made of soft organs that can be deformed by the surgical gesture. Such models are much more complicated to handle since the tissues can be subject to large deformations (non-linear geometrical framework) as well as complex stress/strain relationships (non-linear mechanical framework).

Part 1 of the volume presents biomechanical models that have been developed in a CAS context and used during surgery. This is particularly new since most of the soft tissues models already proposed concern Computer Assisted Planning, with a pre-operative use of the models. Then, the volume addresses the two key issues raised for an intra-operative use of soft tissues models, namely (Part 2) “how to estimate the in vivo mechanical behavior of the tissues?” (i.e. what are the values of the mechanical parameters that can deliver realistic patient-specific behavior?) and (Part 3) “how to build a modeling platform that provides generic real-time (or at least interactive-time) numerical simulations?”