مهندسی صورت

امروزه جراحان زیبایی و ترمیم جراحات صورت با محدودیت های زیادی روبه رو هستند و این محدودیت ها زمانی بیشتر احساس می شود که قرار است به بیماری کمک شود که بنا به دلایل مختلف, از حمله سگ های وحشی گرفته تا تصادفات شدید رانندگی, جراحات وحشتناکی را در ناحیه صورت متحمل شده اند

امروزه جراحان زیبایی و ترمیم جراحات صورت با‌محدودیت‌های زیادی روبه‌رو هستند و این محدودیت‌ها زمانی بیشتر احساس می‌شود که قرار است به بیماری کمک شود که بنا به دلایل مختلف، از حمله سگ‌های وحشی گرفته تا تصادفات شدید رانندگی، جراحات وحشتناکی را در ناحیه صورت متحمل شده‌اند. هم اکنون در بسیاری از کشورهای جهان، انسان‌هایی وجود دارند که به دلیل ابتلا به سرطان یا آسیب‌های ناشی از جنگ و تصادفات ضایعات شدیدی در ناحیه صورت و سر دارند و به همین دلیل زندگی سختی را سپری می‌کنند.

این مشکلات نه‌تنها محدودیت‌های فیزیکی زیادی برای آنها به همراه دارد بلکه از بعد روانی نیز آسیب‌های زیادی به آنها وارد می‌سازد. با این حال علم پزشکی پیشرفت‌های زیادی داشته است؛ به‌طوری که با استفاده از یک سری محاسبات ریاضی و مدل سازی‌های پیشرفته رایانه‌ای می‌توان انبوهی از محدودیت‌های موجود بر سر راه کمک به این دسته از بیماران را از میان برد.

اولین پرسشی که در مواجهه با بیماران دچار ضایعات شدید در ناحیه و سر و صورت به ذهن خطور می‌کند، این است که آیا آنها ظاهر قبلی خود را دوباره به دست خواهند آورد؟ از آن مهم‌تر این که آیا آنها بار دیگر قادر به صحبت کردن خواهند بود؟ آیا خواهند توانست به‌راحتی گذشته نفس بکشند و آب و غذا بخورند؟ جراحانی که تخصص آنها کمک به این دسته از افراد است، معتقدند بازسازی دوباره ساختارهای استخوانی صورت این بیماران فرآیند بسیار پیچیده‌ای است. در ابتدا جراح با استفاده از یک سری استخوان از قسمت‌های دیگر بدن بیمار استخوان‌بندی صورت مخصوص به وی را تهیه می‌کند. به این ترتیب خیال جراح از بابت وظایف همیشگی ساختار استخوانی صورت نظیر تنفس، چرخش چشم‌ها، صحبت کردن و خوردن و آشامیدن راحت خواهد بود. از آنجا که ساختار استخوانی هر فرد با فرد دیگر تفاوت‌های زیادی دارد (هرچند ممکن است در ظاهر یکسان به نظر برسند)، نمی‌توان مشابهی برای صورت آسیب دیده پیدا کرد، موفقیت این فرآیند صرفا به مهارت جراح و تجارب قبلی وی بستگی پیدا می‌کند. همان طور که گلاچو پائولینو مدیر برنامه مکانیک مواد در بنیاد ملی علوم آمریکا به این نکته تأکید می‌کند، چنین فرآیندی همواره به نتیجه مورد نظر ختم نمی‌شود. پائولینو می‌گوید: قسمت میانی صورت را می‌توان پیچیده‌ترین بخش ساختار اسکلتی انسان برشمرد. آنچه ترمیم دوباره این بخش را پیچیده و دشوار می‌کند، این حقیقت است که استخوان‌های این بخش کوچک، ترد و در عین حال دارای وظایف کاملا تخصصی هستند و از آن مهم‌تر این که تمام این استخوان‌ها در ناحیه‌ای قرار گرفته‌اند که بشدت مستعد آلوده شدن به عوامل باکتریایی هستند.

استخوان‌های ناحیه صورت از جمله منحصربه‌فردترین استخوان‌های سراسر بدن انسان به شمار می‌آیند و استفاده از بافت استخوانی استخراج شده از بخش‌های مختلف بدن، نظیر استخوان‌های ناحیه ساعد تکنیک موثری برای کمک به این دسته از بیماران محسوب نمی‌شود. به گفته پائولینو، ممکن است در چنین روش‌هایی وضعیت بیمار تا حدودی بهبود پیدا کند، اما آثار جراحات وارد آمده همچنان بر سر و صورت بیمار دیده می‌شود که این می‌تواند اثرات نامطلوب روانی و اجتماعی بر زندگی وی داشته باشد.

● ریاضیات وارد ماجرا می‌شود

پس برای آن که در فرآیند کمک به این دسته از بیماران همواره به نتایجی نزدیک به ایده‌آل برسیم چه راه‌حلی وجود دارد؟ فرآیندی موسوم به بهینه‌سازی مکانی یا Topological optimization پیشنهاد جدیدی است که جراحان سر و صورت معتقدند به نتایج امیدوارکننده‌تری در مقایسه با تکنیک‌های رایج منجر خواهد شد. البته باید به این نکته توجه داشت که بهینه‌سازی مکانی صرفا مختص به اتاق‌های جراحی نمی‌شود. در حقیقت باید آن را روش ریاضیاتی عنوان کرد که از داده‌های ارائه شده در جهت به کارگیری نیرویی مشخص در یک نقطه استفاده می‌شود تا در نهایت بتوان به بهترین نتیجه دست یافت. برای درک بهتر این فرآیند می‌توان فضای ساختمانی را متصور شد که در آن می‌توان درباره به کارگیری مواد و مصالح ساختمانی مختلف، تصمیم‌گیری‌های متفاوتی انجام داد. با‌تکیه بر بعضی داده‌های ریاضی می‌توان مواد و فاکتورهای حمایت‌کننده خاصی را در یک نقطه از فضای ساختمان به کار برد تا خیالتان از مقاوم بودن آن در برابر حوادث احتمالی نظیر زمین لرزه‌ها راحت شود.

دانشمندان پیش از این ، تجربیات موفقیت‌آمیزی در استفاده از این روش ریاضیاتی داشته‌اند. آنها توانسته‌اند در طراحی و ساخت فضاپیما و هواپیماها از این روش استفاده کنند و اتفاقا به نتایج خوبی نیز رسیده‌اند. بال هواپیمای ایرباس ۳۸۰ یکی از بارزترین مثال‌ها در این زمینه است. این بخش از هواپیمای ایرباس ۳۸۰ صرفا با تکیه بر روش بهینه‌سازی مکانی ساخته شده است. امروزه و با توجه به تأثیرگذار بودن این روش، تحقیقات گسترده‌ای درخصوص به کارگیری این روش در مهندسی ساختمان‌های غول پیکر در دست انجام است و پائولینو از جمله محققانی است که سرپرستی برخی از این پروژه‌ها را در اختیار دارد. وی با همکاری محققانی از مرکز پزشکی دانشگاه اوهایو و دپارتمان مهندسی شهری و زیست‌محیطی دانشگاه الینویز رشته مطالعات دامنه‌داری را آغاز کرده است که به چگونگی وارد کردن روش بهینه‌سازی مکانی به اتاق‌های عمل مربوط می‌شوند. با توجه به پیشرفت‌های چشمگیری که سال‌های اخیر و در زمینه مهندسی بافت صورت گرفته است، پائولینو معتقد است این روش می‌تواند برای بازسازی دوباره و البته مؤثر ساختارهای استخوانی آسیب‌دیده بیماران به کار رود. به عقیده محققان، برگ برنده این روش در این است که برای هر بیمار فرمول مخصوصی ارائه می‌شود. پائولینو در این خصوص می‌گوید: خروجی استفاده از این روش یک فرمول کلی برای همه بیماران نیست چون ساختار صورت و سر هر بیمار با بیمار دیگر متفاوت است به همین خاطر نمی‌توان راه‌حل کلی برای تمام این بیماران ارائه کرد.

● مهندسی صورت

با تکیه بر این روش، محققان در یک آزمایش بی سابقه درصدد خلق ساختاری سه‌بعدی برای بیماری برآمدند که در حادثه اصابت گلوله بخشی از استخوان‌های میانه صورتش در هم خرد شده بود. آنها پس از انتخاب ناحیه‌ای مشخص در وسط صورت بیمار از روش بهینه‌سازی مکانی برای تولید ساختار استخوانی استفاده کردند که دقیقا منطبق بر ناحیه آسیب‌دیده است.

البته گرچه نتیجه نهایی این فرآیند دقیقا مشابه ساختار اولیه استخوانی آن ناحیه نیست اما محققان از این بابت خیالشان آسوده است که عملکرد اندام‌های حیاتی این ناحیه نظیر حفره‌های بینی، دهان و چشم‌ها بدون هیچ مشکلی ادامه خواهد یافت. در عین حال می‌توان امیدوار بود که بستر مناسب و کاملا بی‌خطری برای ترمیم‌های بعدی یعنی جراحی زیبایی و پروتزگذاری نیز فراهم می‌شود.

استفاده از این روش به جراحان این امکان را می‌دهد تا پیش از آغاز عمل جراحی انتخاب‌ها و گزینه‌های پیش روی در ترمیم ساختار استخوانی هر بیمار را مورد ارزیابی قرار دهند.‌در همین حال و در اتاقی دیگر، گروهی از محققان با استفاده از تیتانیوم که فلزی سبک و در عین حال بسیار مقاوم است، ساختار مورد نظر را می‌سازند. البته در اینجا مشکل کوچکی وجود دارد و آن این‌که تیتانیوم ممکن است پس از قرار گرفتن درون بدن عامل ایجاد عفونت‌هایی شود چون در هر صورت یک عامل خارجی به شمار می‌آید، اما جراحان امیدوارند با پیشرفت‌هایی که بتدریج در مهندسی بافت‌ها صورت می‌گیرد بتوان از بخشی از استخوان بیمار برای تهیه مدل نهایی و به کارگیری آن در ناحیه آسیب دیده صورت استفاده کرد.

منبع : livescience

مهدی پیرگزی