نرم‌افزار(Mimics (Materialise Interactive Medical Image Control System محصول شرکت Materialise NV در بلژیک، یکی از قدرتمندترین و پیشرفته‌ترین ابزارهای پردازش تصویر پزشکی و بازسازی مدل‌های سه‌بعدی آناتومیکی است. این نرم‌افزار به‌طور گسترده در مهندسی پزشکی، طراحی ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده، تحقیقات آکادمیک، جراحی‌های پیشرفته و چاپ سه‌بعدی پزشکی کاربرد دارد.
جهت طراحی و آماده سازی اندام های مصنوعی مورد نیاز بیماران در مهندسی پزشکی می توان از نرم افزار Ansys جهت ترسیم شکل عضو و انجام مطالعات استاتیکی و دینامیکی استفاده کرد، ولی عضو طراحی شده هیچ‌گاه نمی تواند یک نمونه کامل جهت ساخت و استفاده برای بیمار باشد؛ چرا که دقت و ظرافت لازم در آن لحاظ نشده و خطاهای متعددی بر آن تأثیرگذار بوده است. حتی اگر نمونه طراحی شده دقت بالایی داشته باشد، تنها یک نمونه تحقیقاتی اطلاق شده و امکان بهره برداری از آن برای بیماران نیست؛ چرا که یک نمونه تحقیقاتی نمی تواند برای تمامی بیماران مورد استفاده باشد. برای مثال یک Implant برای هر بیمار، دارای نوع و طراحی متفاوتی است که باید متناسب با مشخصات فردی و مناسب وی باشد.
برای رفع این نیازها و طراحی‌های بهتر نرم افزاری به نام MIMICS پیشنهاد شده است.
ادغام با Synopsys:
نرم‌افزار Mimics، با تمرکز بر پردازش داده‌های DICOM (خروجی دستگاه‌های CT، MRI و سایر روش‌های تصویربرداری پزشکی)، تصاویر دو بعدی پزشکی را به مدل‌های سه‌بعدی واقعی و قابل استفاده در محیط‌های CAD و FEA تبدیل می‌کند. این مدل‌ها می‌توانند برای تحلیل‌های بیومکانیکی، طراحی سفارشی ایمپلنت، ساخت مدل‌های آموزشی و برنامه‌ریزی دقیق جراحی استفاده شوند.
همچنین به وسیله Mimics می‌توان تصاویر دریافتی از MRI ، CT-Scan ، FMRI را در سه بـرش اصـلـی Axial ، Coronal و Sagittal ارائـه کرد. با استفاده از این برش‌ها می‌توان تصویری سه بعدی از عضو مورد مطالعه را جهت بارگذاری نیروها و محاسبات مربوط به مقاومت مصالح و استاتیک اعضا به دست آورد.
با تصویربرداری از بیمار به وسیله CT-Scan، MRI یا Micro CT و بارگذاری در نرم افزار Mimics می توان مدل سه بعدی متناسب جهت طراحی منحصر به فرد را به‌دست آورده و نمونه‌ها را جهت تحلیل به نرم افزار Ansys وارد کرد.
معمول ترین فرمت فایل ورودی به میمیکس DICOM می‌باشد.
اما سایر فرمت های تصویری مانند TIFF، BMP، JPEG و RAW را نیز پشتیبانی می‌کند.
فرمت های فایل خروجی نیز وابسته به برنامه‌ای است که می‌خواهد از آن استفاده کند: مانند فرمت های STL، VRML، PLY، DXF.
نمونه مدل سه بعدی ساخته شده در میمیکس از تصاویر CT Scan
همچنین می‌توان فایل های سه بعدی ایجاد شده را جهت استفاده در نرم افزارهای FEA و یا CFD بهینه سازی کرد.
برای مثال جدول زیر را ببینید:
| نرم افزار |
فرمت خروجی از Mimics |
| Ansys |
INP , CDB, Mesh formating |
| Abaqus |
INP |
| Comsol |
NAS , BDF |
| Nastran |
MPTXT |
اگر لازم باشد تا مدل ساخته شده وارد نرم افزارهای CAD شود، می توان از آن به صورت فرمت IGES و یا ابر نقاط (Point cloud) خروجی گرفت.
Mimics به صورت تخصصی برای کارهای تحقیق و توسعه رشته‌های مهندسی پزشکی و پزشکی تولید شده و در زمینه‌های پزشکی مانند: ارتوپدی و قلب و عروق ،ریه و تنفس،جمجمه و فک و صورت و دیگر موارد قابل استفاده است.
و یا این که برای درک بهتر فرایندهای بیومکانیکی استفاده میشود.
همچنین صنایع غیر پزشکی مانند علم مواد در مراحل تحقیق و توسعه خود نیز از تصاویر Mimics استفاده می‌کنند.
در ادامه امکانات و قابلیت های این نرم افزار را بررسی میکنیم:
ورود و پیش‌پردازش داده‌های تصویری:
- پشتیبانی کامل از فرمت‌های DICOM، TIFF، JPEG، BMP و غیره
- فیلترهای تقویتی برای کاهش نویز، بهبود کنتراست و تشخیص بهتر مرز بافت‌ها
- ابزارهای قدرتمند برای کالیبراسیون، اصلاح چرخش و مقیاس تصاویر
- انتخاب لایه های تصویر
- مشاهده تصویر به صورت همزمان در سه برش مختلف
- اجرای هـمــزمــان چـنــدیــن فـیلتـر تصـویـری
Segmentation پیشرفته
- امکان جداسازی دقیق ساختارهای آناتومیکی مانند استخوان، مغز، رگ‌ها، تومورها و بافت نرم
- استفاده از تکنیک‌های آستانه‌گذاری (Thresholding)، رشد ناحیه (Region Growing)، ترسیم دستی، ماسک‌گذاری و کلاسترینگ
- قابلیت انجام سگمنتیشن چند ناحیه‌ای همزمان
بازسازی مدل سه‌بعدی
- تولید خودکار مش سه‌بعدی (3D Surface Mesh) از تصاویر سگمنت شده
- قابلیت Export مدل‌ها به فرمت‌های مختلف مانند STL، OBJ، IGES برای چاپ سه‌بعدی یا وارد کردن به نرم‌افزارهای CAD/CAE
- مشـاهـده تـغـیـیـرات آنی بـر مـدل مربوط و …
- گزینه‌های بهینه‌سازی هندسه مانند Smooth کردن، پر کردن حفره‌ها، حذف نویز و اصلاح ناهنجاری‌های سطح
اندازه‌گیری و تحلیل آناتومیکی
- اندازه‌گیری دقیق طول، زاویه، حجم، سطح و چگالی استخوان
- محاسبه زوایای مهم ارتوپدی مثل زاویه Q، زاویه گردن-دیافیز فمور و غیره
- تحلیل تقارن، تشخیص تغییرات ساختاری یا ضایعات استخوانی
ادغام با نرم‌افزارهای دیگر
- اتصال مستقیم به نرم‌افزار ۳-matic برای اصلاح هندسه و طراحی ایمپلنت
- انتقال داده‌ها به نرم‌افزارهای آنالیز عددی مانند Abaqus، ANSYS، COMSOL و HyperMesh برای تحلیل تنش، کرنش، دینامیک و سیالات زیستی
- امکان مش بندی در انواع مختلف
- سازگاری با نرم‌افزارهای CAD مانند SolidWorks، CATIA، NX و Rhino
- انتخاب نوع داده خروجی از نظر نوع و فرمت
از طرفی می‌توان از نرم افزارهای دیگری مانند Any Body جهت تکمیل فرآیند طراحی و تحلیل استفاده کرد.
امکانات خودکارسازی
- پشتیبانی از زبان اسکریپت‌نویسی Python برای خودکارسازی فرآیندها
- تعریف گردش کار سفارشی (Workflow automation) در پروژه‌های بزرگ و تکرارشونده
- استفاده از Batch Processing برای پردازش همزمان چند مجموعه تصویر
نرم‌افزار Mimics با ایجاد پلی میان تصویر پزشکی و مهندسی، امکان طراحی دقیق و علمی در زمینه‌های گوناگون درمانی و پژوهشی را فراهم کرده است. این نرم‌افزار نه‌تنها ابزاری برای تحلیل و طراحی پزشکی است، بلکه به عنوان بستری نوین برای توسعه فناوری‌های نوآورانه در حوزه سلامت عمل می‌کند. با وجود هزینه بالا و نیاز به دانش تخصصی، مزایای گسترده آن در افزایش دقت تشخیص، بهینه‌سازی درمان و ارتقاء کیفیت آموزش و پژوهش پزشکی غیرقابل انکار است.
