تشخيص شريان درون بافت نرم از طريق مدل سازي حس لامسه با كاربرد در جراحي با حداقل تهاجم

Tactile detection of artery by finite element method with application in minimally invasive surgery

در اين مقاله، براي اولين بار، به كمك روش اجزاي محدود، تشخيص لامسه اي شريان داخل بافت و تفكيك آن از غده در جراحي با حداقل تهاجم، مدل سازي شده است. در اين مدل سازي، مدل هاي دو بعدي از بافت تنها، بافت شامل غده و بافت شامل شريان بر اساس داده هاي هندسي و مقادير دقيق فشار داخل شريان براكلي انجام شده است. با اعمال شرايط مرزي و بارگذاري يكسان بر روي تمام مدل ها، نمودارهاي تنش براي گره هايي از سطح بالايي هر مدل كه نقش انتقال داده هاي لامسه اي را دارند، استخراج شدند. سپس با مقايسه اين نتايج، مشخص شد كه اگر مقدار تنش در اين گره ها، يكسان و نسبت به زمان ثابت باشد، آن بافت، يك بافت تنها است؛ در غير اين صورت، اگر نمودار تنش داراي قله باشد، آن بافت، شامل شريان يا غده است. هم چنين مشخص شد نمودار تنش بافت شامل شريان در مقايسه با بافت شامل غده، نسبت به زمان متغير است. در پايان، اثر تغيير پارامترهاي مختلف مدل در تشخيص شريان داخل بافت از جمله ضخامت بافت، مدول الاستيسيته شريان، قطر شريان و ميزان فرورفتگي حسگر لامسه اي در سطح بافت مورد ارزيابي قرار گرفت.

In this study، for the first time، tactile detection of an artery in tissue and distinguishing it from the tumor has been modeled by finite element method. In this modeling، three 2D models of tissue have been created: tissue، tissue including a tumor، and tissue including an artery. After solving three models with similar boundary conditions and loadings، first، the 2D tactile mappings and stress graphs for upper nodes of models، which have the role of transferring tactile data، have been explored. Comparing these results، if stress values of nodes are equal and constant، tissue is without tumor or artery. In addition، it was concluded that if stress graph includes a peak، the tissue has a tumor or an artery and that the stress graph of tissue including artery is time-dependent in comparison with the tissue including the tumor. Then، effect of variation of model's different parameters including tissue thickness، artery diameter and elastic module، and indentation of tactile finger on artery detection was studied.