دانشجو

هیئت علمی

دانش‌آموخته

آزمایشگاه

به سایت گروه بیومکانیک دانشکده مهندسی مکانیک خوش آمدید.

گروه بیومکانیک یکی از فعالترین، مجهزترین و با سابقه‌ترین گروه‌های بیومکانیک در کشور است که سالانه پذیرای دانشجویان مستعد در مقاطع دکتری و کارشناسی ارشد است. از میان اعضای هیات علمی دانشکده، 11 عضو اصلی هیات علمی بصورت فعال در این گروه فعالیت و همکاری دارند که از این تعداد 7 عضو اصلی و 4 عضو همکار هستند. همچنین، گروه بیومکانیک در حال حاضر دارای 7 دانشجوی مشغول به تحصیل در مقطع دکتری و 76 دانشجو در مقطع کارشناسی ارشد است که از این تعداد 32 نفر مربوط به دوره پردیس دانشگاه می‌باشد؛ گروه بیومکانیک یکی از فعال‌ترین گروه‌های دانشگاه در فعالیت‌های آموزشی-پژوهشی پردیس می‌باشد.

فعالیت‌های پژوهشی اعضای گروه، حوزه‌های گوناگونی را شامل می‌شود که از جمله‌ی آن می‌توان به بیومکاترونیک، رباتیک پزشکی و شناختی، ابزاردقیق تجهیزات پزشکی، مکانیزم‌ها و سیستم‌های توانبخشی، بیومکانیک سیالات زیستی، میکروفلوئیدیک، بیومکانیک بافت‌های سخت/نرم، و بیومکانیک مولکولی و سلولی اشاره کرد. آزمایشگاه‌های پژوهشی «مهندسی بافت و سیستمهای بیولوژیک»، «بیومکاترونیک و مهندسی شناختی»، «آزمایشگاه پژوهشی سنسورها و سیستم‌های متمرکز بیوممز، مایکروفلوئیدیک»، «بیودینامیک»، «رباتیک» و «دینامیک سیالات چند فازی کاربردی» در کنار آزمایشگاه اختصاصی گروه، «فیزیولوژی، آناتومی، و ابزاردقیق پزشکی»، فضای تحقیقاتی بسیار غنی‌ای را برای دانشجویان فراهم آورده و اجازه داده است تحقیقاتی در لبه علم روز انجام شود. نتیجه تحقیقات همکاران هیات علمی و آزمایشگاه‌های مذکور به صورت پیوسته در قالب ثبت اختراعات در مجامع ملی و بین‌المللی، انتشار کتب و مقالات علمی در مجلات معتبر، انجام پروژه‌های صنعتی برای رفع مشکلات کشور و کمک به پیشبرد اهداف عالیه آن انجام می‌گیرد.

اعضای هیات علمی گروه در حوزه شناسایی بیماری‌ها و تشخیص آنها، با دانشکده داروسازی دانشگاه علوم پزشکی و خدمات درمانی شهید بهشتی، و همچنین پژوهشکده بیماری‌های کبد و گوارش آن دانشگاه همکاری‌های مهمی داشته اند. علاوه بر این، همکاری‌های متعددی با بیمارستان طالقانی، مرکز رویان و نیز بیمارستان قلب تهران، در قالب پروژه‌هایی در حوزه های قلب و نیز دستگاه‌های کمکی برای خونرسانی و غیره صورت گرفته است. همچنین در طی سالیان گذشته، در زمینه مباحث مربوط به استخوان و ستون فقرات و نیز بحث درمان تومورهای سرطانی به روش هایپرترمی، اعضای این گروه با بیمارستان امام خمینی (ره) همکاری داشته و دارند.

برهان بیگ‌زاده
مدیر گروه بیومکانیک

محورهای پژوهشی بیومکانیک

بیومکانیک بافت‌های سخت/نرم

یکی از اهداف اصلی پژوهش در حوزه بیومکانیک بافت، توصیف ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی بافت‌های سالم و شناخت رفتار آنها در مواجهه با آسیب است. به این ترتیب انجام آزمایشات به همراه توسعه مدل‌های نرم افزاری و شبیه سازی آنها، می تواند کمک شایانی در دستیابی به این هدف بکند. در حوزه بافت سخت، عمده تمرکز ما بر بافت استخوان است. استخوان به عنوان یک ماده و به عنوان یک سیستم بیولوژیکی توصیف می‌شود. در هر حال ضمن اینکه این بافت زنده است، اما همزمان ماده ای بیولوژیک است و لذا مطالعه رفتار آن فراتر از یک ماده سخت به معنایی که در مکانیک جامدات با آن روبرو هستیم، خواهد بود. همچنین ترکیب غیر یکنواخت استخوان در لایه‌های مختلف، آن را از یک ماده معمولی با خواص یکنواحت خارج کرده، ما را بر آن میدارد که تمهیداتی برای مدلسازی دقیق آن بیندیشیم. کاربرد مطالعات اینچنینی ضمن اینکه در حوزه مباحث مربوط به ترمیم و آسیب مطرح است، در حوزه‌هایی مانند جراحی‌های ارتوپدی (مانند آنچه در جراحی ستون فقرات داریم)، استفاده از سیمان استخوانی در درمان، حوزه دندانپزشکی و مباحثی از این قبیل نیز مهم و حیاتی خواهد بود. به غیر از بافت سخت و استخوانی، مطالعه رفتار بافت‌های نرم نیز از اهمیت دو چندان برخوردار است. بدن ما به طور مداوم درگیر فعل و انفعالات مکانیکی است؛ از تحمل وزن و فشار خون خود گرفته تا برخوردهای ناخواسته با اجسام در اتفاقات روزمره. هنگامی که این امر منجر به آسیب‌هایی می‌شود که نیاز به درمان دارند، تحقیقات در حوزه بیومکانیک بافت نرم، می تواند اساساً بسیار حیاتی باشد تا به کمک پزشکان آمده و در فرآیند درمان آنها را یاری رساند. مدل‌های کامپیوتری درمان مورد نظر یا مطالعه رفتار ایمپلنت‌ها یا بررسی رفتاری ترمیم بافت‌های نرم در طول درمان از مواردی است که نیازمند مطالعه دقیق بیومکانیک بافت‌های نرم است.

بیومکانیک سیالات زیستی

مکانیک بیوفلوئید حوزه وسیعی از پژوهش است که شامل حرکت سیال در داخل و خارج بدن موجودات زنده است. سیستم گردش خون انسان برخی از چالش‌های متعدد مرتبط با درک و مدل سازی جریان مایعات بیولوژیکی را نشان می‌دهد. خون به عنوان یک سیال غیرنیوتونی از طریق یک شبکه از عروق با دیواری انعطاف پذیر در بدن توزیع می‌شود که در این بین تعامل آن با دیواره رگ‌ها، مسایل مهمی را در بیومکانیک مطرح می سازد. اصولا گرفتگی‌های عروق کرونری ناشی از همین نحوه تعاملات است که درمان آنها وابستگی شدیدی به مطالعه این رفتارها دارد. از آن گذشته، در عبور از مویرگ‌ها، مبحث تبادل اکسیژن، مواد مغذی و ضایعاتی که به بافت‌های بدن منتقل می‌شوند یا از آن خارج می‌شود، مطرح می‌شود. این امر در بحث درمان تومورها که طبیعتاً از طریق خون تغذیه می‌شوند نیز بسیار حیاتی است و لذا در فرآیند دارورسانی نیز باید رفتار همودینامیکی خون و مایعات میان بافتی را به دقت لحاظ کرد. در بیومکانیک سیالات زیستی با تحلیل جریان خون در سیستم قلبی- عروقی می‌توان به بررسی عوامل پاتوبیولوژیکی موثر پرداخت و راهکارهایی برای کنترل بیماری‌های گسترده قلبی–عروقی و یا ساخت وسایل درمانی درون رگی پیدا کرد. همچنین می‌توان به بررسی مکانیزم‌های پراهمیت انتقال حرارت و یا انتقال جرم در ارگان‌های زیستی پرداخت و حوزه‌های انتقال دارو و یا سرما و گرما درمانی را تحت پوشش در‌آورد.

بیواینسترومنت و ابزاردقیق تجهیزات پزشکی

بیواینسترومنت از جمله کاربردهای مهندسی پزشکی است که بر دستگاه‌ها و سیستم‌هایی که برای اندازه‌گیری، ارزیابی و درمان در سیستم‌های بیولوژیک استفاده می‌شود، تمرکز دارد. این حوزه پژوهشی، یک حوزه جدید و رو به رشد است و به عنوان زیرساخت برای دیگر حوزه‌های پژوهشی در مهندسی پزشکی مطرح است. همچنین، تجهیزات پزشکی و فناوری‌های روز در دستگاه‌های تشخیصی و درمانی بیمارستانی، همگی از موضوعات این حوزه پژوهشی است. شاید بتوان گفت بیشترین نوآوری در این زمینه در 15-20 سال گذشته رخ داده است. دستگاه‌های تصویربرداری و سنسورهای غیرتهاجمی، بهمراه روش‌ها و ابزارهای هوشمند در کنار هم انقلابی در زمینه پزشکی ایجاد کرده است و درمان بیماران را بسیار آسان کرده است.

بیومکاترونیک و بیورباتیک

بیومکاترونیک یک حوزه پژوهشی کاربردی بین رشته ای است که در آن دو حوزه بیولوژی و مکاترونیک با هم تلفیق شده‌اند؛ با همین تعریف می‌توان گفت که حوزه‌های رباتیک و علوم اعصاب نیز در بیومکاترونیک دخلی به سزا دارند. در بیومکاترونیک، اکثراً به دنبال این هستیم که ببینیم اندام‌های بدن به طور طبیعی چگونه رفتار می‌کنند و ما نیز سعی می‌کنیم سیستمی طراحی کنیم که مشابه همان رفتار را، حتی در جزییات، داشته باشد. سنسورها و بیوسنسورها، عملگرها، و کنترلرها معمولا به گونه ای طراحی می‌شوند که مشابه انسان رفتار کنند و به گونه‌ای «الهام گرفته از طبیعت» هستند. دستگاه‌ها و سیستم‌های بیومکاترونیکی طیف وسیعی را شامل می‌شوند؛ از آن جمله می‌توان به اندام‌های مصنوعی (اورتزها و پروتزهای غیرفعال و فعال)، سیستم‌های مطالعه رفتار مغز در واکنس به محرک‌های بیرونی، سیستم‌های تشخیصی و درمانی بیماری‌های مغزی-شناختی، سیستم‌های جراحی رباتیک، سیستم‌های توانبخشی هوشمند و رباتیک، و دیگر سیستم‌های مرتبط اشاره کرد.