• شماره ركورد
    31187
  • پديد آورنده

    علي بخشيان طالخونچه

  • عنوان
    انتخاب پارامترهاي طراحي بريس ستون فقرات با بهره گيري از تصوير سه بعدي سطح بدن بيمار و تصوير اشعهX از ستون فقرات به روش شبكه عصبي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/06/17
  • استاد راهنما
    برهان بيگ زاده
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    براي جلوگيري از پيشرفت و نياز احتمالي به جراحي در اسكوليوز ايديوپاتيك نوجوانان (AIS)، به استراتژي‌هاي درماني مؤثر و شخصي‌سازي بريس نياز است. با اين حال نظارت و پيش‌بيني ناهنجاري‌هاي ستون فقرات در طول به كارگيري بريس هميشه امكان‌پذير نيست و تنها تكيه بر روش‌هاي سنتي يا تجربه پزشكان ممكن است چالش‌هايي را در مراقبت‌هاي ارتوپدي ايجاد كند. در اين مطالعه با مدل‌سازي بيومكانيكي ستون فقرات به كمك آناليز اجزا محدود و سپس آموزش شبكه‌‌ي عصبي بر اساس داده‌هاي شبيه‌سازي، بستري ايجاد مي‌شود تا با استفاده از آن بتوان پارامترهاي طراحي بريس را تعيين كرد. بريس ريگو-شنو به دليل اصول بيومكانيكي خود، كه جابجايي جانبي و انحراف عرضي را هدف قرار مي‌دهد، به عنوان مكانيزم پايه‌اي درمان با بريس در نظر گرفته شده است. مجموعه داده‌اي از 120 انحناي اسكوليوز متفاوت، در ابتدا بر اساس استاندارد ريگو شنو طبقه‌بندي شدند تا الگوي نيرويي اوليه بريس تعيين شود. پس از مدل‌سازي اين انحرافات، 30 شبيه‌سازي براي هر مدل انجام گرفت و تاثير ميزان فشار در نواحي تعيين شده بررسي گرديد. در اين شبيه‌سازي‌ها عملكرد بريس از نظر تصحيح انحراف كرونال، پايداري صفحه ساژيتال و توزيع تنش ارزيابي شد. در نهايت يك شبكه عصبي براي ايجاد مدلي از رفتار ستون فقرات و پيش‌بيني جابجايي مهره‌ها با كمك خروجي شبيه‌سازي آموزش داده شد. يافته‌هاي شبيه‌سازي حاكي از بهبود قابل‌توجه در انحرافات كرونال و كاهش زواياي كاب با حفظ منحني‌هاي فيزيولوژيكي ساژيتال است. مدل آموزش ديده اسكوليوز دقت 90.6 درصدي را در پيش‌بيني تغييرات انحرافات ستون فقرات نشان مي‌دهد. به اين صورت پزشك قادر خواهد بود تا ميزان فشار لازم بريس را با مشاهده جابجايي ستون فقرات تعيين كند. با استفاده از ابزارهاي محاسباتي پيشرفته و داده‌هاي بيومكانيكي بيمار، شبيه‌سازي‌هاي فعلي يك رويكرد اميدواركننده براي بهينه‌سازي درمان بريس در بيماران AIS با پيش‌بيني اثربخشي ارائه مي‌دهند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/06/24
  • عنوان به انگليسي
    selection of spinal brace design parameters using a 3D image of the patient's body and an X-ray image of the spine using neural network
  • تاريخ بهره برداري
    1/1/1900 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    علي بخشيان طالخونچه

  • چكيده به لاتين
    Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) requires effective and personalized brace treatment strategies to prevent progression and potential need for surgery. However, monitoring and prediction of the spinal column deformities during bracing is not always possible. Relying only on traditional methods or clinicians’ experience may pose a complex challenge in orthopedic care. Patient-specific considerations in brace prescription significantly influence treatment effectiveness and patient comfort. In this study, a biomechanical modeling of the spine is conducted using finite element analysis, followed by training a neural network based on simulation data. This creates a platform to determine brace design parameters. The Rigo Chêneau-type brace, renowned for its biomechanical principles targeting lateral displacement and transversal derotation, serves as the foundation for this study. A dataset of 120 different scoliosis curves was initially classified according to the Rigo-Chêneau standard to determine the brace’s initial force pattern. After modeling these deformities, 30 simulations were performed for each model, and the effect of pressure in specified areas was examined. This study eva‎luates brace performance in terms of coronal correction, sagittal plane stability, and stress distribution. Subsequently, simulation data are utilized for training a Multi-layer Perceptron model to estimate the spinal column position after using the prescribed brace. Simulation findings indicate significant improvements in coronal alignment while preserving the physiological sagittal curves. The trained scoliosis model demonstrated 90.6% accuracy in predicting spinal deviation changes. This enables physicians to determine the required brace pressure by observing spinal displacement. By leveraging advanced computational tools and patient-specific biomechanical data, the current simulations offer a promising approach for optimizing brace treatment in AIS patients by predicting the outcomes.
  • كليدواژه هاي فارسي
    مدلسازي بيومكانيكي , روش اجزاي محدود , تصميم‌گيري باليني , شبكه‌هاي عصبي , رباط , ديسك بين مهره‌اي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Biomechanical modeling , Finite element method , Clinical decision-making , Spinal brace , Neural networks , Ligament , Intervertebral disc
  • Author
    Ali Bakhshian Talkhoncheh
  • SuperVisor
    Borhan Beigzadeh