بهینه سازی ضرایب مدل ساختاری هایپرالاستیک بافت نرم با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری و داده های تجربی

در این مطالعه، هدف شناسایی مدل ساختاری بافت نرم می باشد. به این منظور از یک دستگاه رباتیک مجهز به حس گر لامسه ای برای اعمال نیرو به بافت نرم استفاده شده است. بافت سینه ی فرد توسط دستگاه مورد معاینه قرار گرفته است و خروجی تنش و کرنش در طی دو مرحله ی بارگذاری و باربرداری استخراج شده است. مجموعه ی داده های دقیق تجربی برای تولید مدل ساختاری از رفتار هایپرالاستیک بافت مورد استفاده قرار می گیرد. هشت مدل ساختاری هایپرالاستیک برای تطبیق با داده های تجربی تنش-کرنش بافت نرم معرفی گردیده است. به منظور محاسبه ی بهینه ی پارامترهای مدل ها و همچنین انتخاب مدل بهینه، یک تابع هدف تعریف شده است که اختلاف میان داده های تجربی و مدل-سازی می باشد. برای کمینه کردن مقدار تابع هدف از یک الگوریتم بهینه سازی قدرتمند به نام الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده است. مدل ساختاری بدست آمده یک مدل قابل اعتماد و دارای کمترین تفاوت نسبت به رفتار طبیعی بافت است. نوآوری پژوهش حاضر در بدست آوردن یک مدل ریاضی واقعی دارای دقت بالا از بافت نرم با استفاده از داده های تجربی می باشد. از این مدل می توان برای پیش بینی رفتار مکانیکی بافت تحت معاینه ی پزشک و طراحی شبیه ساز جراحی بافت سینه برای کمک و آموزش به جراحان استفاده نمود. از دیگر برتری های مهم مدل تولید شده این است که با دسته بندی پارامترهای بدست آمده از نمونه های بیمار و سالم، می توان محدوده ای مخصوص به پارامترهای بافت سالم و همچنین بافت بیمار بدست آورد. این امر کمک موثری در راستای تشخیص بیماری بدون استفاده از تکنیک های تصویربرداری و یا نمونه برداری از بافت است.