معرفی نرم‌افزارهای کاربردی گرایش بیومکانیک

مهندسی پزشکی که به میان رشته‌ای بودن مشهور است، از چندین گرایش تشکیل شده است که یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین آن، گرایش بیومکانیک محسوب می‌شود. هدف اصلی این گرایش، مطالعه ساختار، حرکت و عملکرد جنبه‌های حرکتی یک سیستم بیولوژیک است که تمام ارگان‌های بدن حتی سلول‌ها را در بر می‌گیرد. به طور خلاصه، مهندسی بیومکانیک کاربرد ترکیبی از اصول مهندسی مکانیک و علوم بیولوژیکی است و اینکه چگونه می‌توان از هر دو برای بهبود کیفیت زندگی انسان‌ها بهره گرفت یکی از اهداف این پروژه خواهد بود. اگر می‌خواهید به یک مهندس بیومکانیک به‌روز و ماهر تبدیل شوید، این مقاله مخصوص شماست.

خلاصه محتوای این مقاله را می‌توانید از طریق فایل صوتی زیر بشنوید:

ویدئوی معرفی نرم‌افزارهای کاربردی گرایش بیومکانیک

ضرورت یادیگیری نرم‌افزارهای پرکاربرد در بیومکانیک

یادگیری نرم‌افزارهای بیومکانیک برای پژوهشگران، مهندسان و دانشجویان حوزه‌های مرتبط با مهندسی پزشکی، مکانیک جامدات و علوم زیستی ضروری است، چرا که این ابزارها امکان مدل‌سازی دقیق سیستم‌های بیولوژیکی، شبیه‌سازی بارهای مکانیکی وارد بر بافت‌ها و اندام‌ها، و تحلیل داده‌های پیچیده را فراهم می‌کنند. با استفاده از این نرم‌افزارها می‌توان رفتار مکانیکی استخوان‌ها، غضروف‌ها، عضلات و ایمپلنت‌ها را در شرایط واقعی شبیه‌سازی کرد و به‌طور مؤثری در طراحی دستگاه‌های پزشکی، برنامه‌های توانبخشی و روش‌های جراحی نوین کمک نمود. بنابراین یادگیری این نرم‌افزارها در گرایش‌های طراحی مکانیکی، طراحی بیولوژیکی، اصلاح هندسی، تحلیلی و آنالیز حرکت بسیار مهم است.

در ادامه با نرم‌افزارهای کاربردی هر کدام از گرایش‌های مهندسی پزشکی بیشتر آشنا می‌شویم.

نرم‌افزارهای طراحی مکانیکی

یکی از اهداف اصلی گرایش بیومکانیک، طراحی قطعات و تجهیزات مورد استفاده در این حوزه خواهد بود. نرم‌افزارهای طراحی مکانیکی به مهندسان این امکان را می‌دهد که مدل‌های دقیق‌تری از سیستم‌های بیولوژیکی ایجاد کرده و آن‌ها را تحلیل نمایند. این نرم‌افزارها به بهبود طراحی و عملکرد دستگاه‌های پزشکی، پروتزها و سایر تجهیزات بیومکانیکی کمک می‌کنند.

نرم‌افزار سالیدورک Solidworks

همان‌طور که در مقاله نرم افزار سالیدورک Solidworks چیست؟ چه کاربردی دارد؟ نیز بیان کردیم، سالیدورک در طیف گسترده‌ای از رشته‌های مهندسی از جمله مهندسی پزشکی کاربرد دارد. شما برای تولید یک تجهیز یا قطعه‌ی پزشکی نیاز به ایجاد یک مدل دارید که از لحاظ فنی و ابعادی به دقیق‌ترین شکل ممکن باشد. نرم‌افزار سالیدورک (SOLIDWORK) توسط میلیون‌ها طراح و مهندس در صدها هزار شرکت مورد استفاده قرار می‌گیرد. سالیدورک از طراحی پارامتریک استفاده می‌کند، این بدان معنی است که طراح می‌تواند ببیند چگونه تغییرات بر اجزای متصل یا حتی طراحی کلی تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال اگر اندازه یک جزء افزایش یابد، این امر بر مفصل یا سوراخی که به آن متصل است تأثیر می‌گذارد. از جمله مهم‌ترین کاربردهای سالیدورک در مهندسی پزشکی عبارتند از:

• طراحی تجهیزات پزشکی: SolidWorks برای طراحی دقیق و سریع تجهیزات تشخیصی و بالینی، ابزارهای جراحی و سیستم‌های تحویل دارو به‌کار می‌رود.
• پیش‌نمایش سه‌بعدی و نمونه‌سازی اولیه (Prototyping):  این نرم‌افزار امکان مدل‌سازی سه‌بعدی و ساخت نمونه‌های اولیه را فراهم می‌کند که در توسعه فناوری‌های نوین پزشکی کمک‌کننده است.
• شبیه‌سازی و تحلیل بیومکانیکی: ابزارهای شبیه‌سازی SolidWorks در آموزش و تحلیل رفتار مکانیکی ایمپلنت‌ها یا بافت‌های بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• طراحی ایمپلنت‌ها و اندام‌های مصنوعی: مهندسان پزشکی با استفاده از قابلیت‌های مدل‌سازی دقیق SolidWorks، می‌توانند ایمپلنت‌های سفارشی و پروتزهای بدن را طراحی کنند.
• یکپارچه‌سازی طراحی و تولید (CAD/CAM): این نرم‌افزار با ارائه راهکارهای یکپارچه برای طراحی و تولید، فرآیند توسعه محصولات پزشکی را تسریع می‌کند.

از آنجایی که دوره آموزش سالیدورک Solidworks مقدماتی و دوره آموزش سالیدورک Solidworks پیشرفته به رویکردی کاربردی و پروژه‌محور طراحی شده‌اند، شرکت در آن‌ها می‌تواند موجب تسلط شما به مهارت‌هایی از جمله تسلط بر چهار محیط اصلی شامل: Sketch ،Feature ،Assembly و Draft، مهارت در مونتاژ و کنار هم قرار دادن مدل‌های طراحی‌شده، طراحی ساختارهای پلیمری، فلزی و قطعاتی با تاکید بر شکل بیرونی آن‌ها و بسیاری از موارد دیگر مسلط شوید.

نرم‌افزارهای طراحی بیولوژیکی

در حیطه‌ی بیومکانیک، نرم‌افزارهای تخصصی مانند Mimics و 3D Slicer نقش مهمی در تحلیل و مدل‌سازی ساختارهای بیولوژیکی ایفا می‌نمایند. این نرم‌افزارها به کمک پژوهشگران و مهندسین می‌آیند تا داده‌های تصویربرداری پزشکی را به مدل‌های سه‌بعدی دقیق تبدیل کنند و آن‌ها را برای شبیه‌سازی‌های آینده آماده نمایند.

نرم‌افزار میمیکس Mimics

نرم‌افزار Mimics (Medical Image Conversion Software) در سال ۱۹۹۱ توسط شرکت بلژیکی Materialise منتشر شد. این نرم‌افزار از ابتدای دهه ۱۹۹۰ میلادی به‌عنوان یک ابزار پیشرو در زمینه پردازش تصاویر پزشکی و تبدیل تصاویر دوبعدی حاصل از روش‌هایی مانند سی‌تی‌اسکن (CT) و ام‌آر‌آی (MRI) به مدل‌های سه‌بعدی دقیق طراحی شد. با گذشت زمان، Mimics به‌عنوان یک استاندارد صنعتی در حوزه‌هایی مانند طراحی ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده، جراحی‌های پیشرفته، چاپ سه‌بعدی پزشکی و تحقیقات آکادمیک مورد استفاده قرار گرفت و بخشی از Materialise Mimics Innovation Suite شد که امروزه به‌طور گسترده در مهندسی پزشکی کاربرد دارد.

نرم‌افزار میمیکس به صورت تخصصی برای پردازش تصاویر پزشکی و ایجاد مدل‌های سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم‌افزار از تصاویر سطح مقطع دو بعدی پزشکی مانند توموگرافی محاسباتی و تصویربرداری رزونانسی مغناطیسی برای ایجاد مدل‌های سه بعدی استفاده می‌کند. این مدل‌های سه بعدی می‌توانند مستقیما برای ساخت نمونه سازی سریع، مدل CAD، شبیه‌سازی‌های جراحی و تحلیل‌های مهندسی مورد استفاده قرار گیرند.

مهم‌ترین قابلیت‌های Mimics در مهندسی پزشکی به شرح زیر هستند:

• تقسیم‌بندی (Segmentation) تصاویر پزشکی: جداسازی دقیق ساختارهای آناتومیکی از داده‌های تصویربرداری پزشکی مانند CT و MRI
• مدل‌سازی سه‌بعدی از تصاویر دوبعدی: تبدیل خودکار تصاویر دوبعدی به مدل‌های سه‌بعدی قابل استفاده در شبیه‌سازی، چاپ سه‌بعدی و طراحی ایمپلنت
• طراحی ایمپلنت‌های سفارشی: شامل ابزارهای تخصصی برای طراحی ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده با توجه به آناتومی منحصربه‌فرد بیمار
• ماژول پردازش تصاویر اشعه ایکس (X-ray Module): امکان کار با داده‌های رادیوگرافی برای کاربردهای خاص بالینی و مهندسی

اگر به یادگیری این نرم‌افزار علاقه‌مند هستید، دوره آموزش میمیکس Mimics را از دست ندهید. شما در این دوره می‌توانید مهارت‌هایی جمله ساخت مدل‌های آناتومیکی با استفاده از تصاویر رادیوگرافی تهیه شده توسط سی‌تی‌اسکن و ام‌آر‌آی برای شرکت‌ها و کارخانه‌های تولید کننده‌ی پروتز و ارتز شخصی و خاص (Specific) را کسب کنید تا جایگاه خود را در بازار کار ارتقا دهید.

نرم‌افزار 3D Slicer

این نرم‌افزار یک پلتفرم نرم‌افزاری متن‌باز برای اطلاعات تصویری پزشکی، پردازش تصویر و تجسم سه‌بعدی است که گزینه‌های پیشرفته‌ای برای بررسی ساختارهای آناتومیکی پیچیده را به کاربران ارائه می‌دهد. مهم‌ترین ویژگی‌های آن عبارتند از:

• پشتیبانی از فرمت‌های گوناگون تصویربرداری پزشکی: پشتیبانی از داده‌های CT، MRI و اولتراساند پشتیبانی می‌کند و انعطاف‌پذیری برای کاربردهای پزشکی
• بازسازی و تجسم سه‌بعدی تصاویر پزشکی: امکان ایجاد مدل‌های سه‌بعدی تعاملی از داده‌های دوبعدی قابل استفاده در آموزش، جراحی راهنمایی‌شده و تحقیقات
• پلتفرم باز و گسترش‌پذیر با پشتیبانی از هوش مصنوعی: امکان توسعه ماژول‌های سفارشی و ادغام الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای پردازش تصویر 

نرم‌افزارهای اصلاح هندسی

در دسته‌ی اصلاح هندسه سطوح می‌توان از ترکیب نرم‌افزارهای Meshmixer و Hypermesh به طراحی‌های فوق‌العاده‌ حرفه‌ای در حوزه ارتوپدی و توان‌بخشی (مانند ارتز، پروتز، اگزواسکلتون، ایمپلنت و ابزارهای مکانوتراپی) دست یافت.

نرم‌افزار هایپرمش Hypermesh

HyperMesh در زمینه تحلیل المان محدود (FEA) کاربرد بسیاری دارد اما یکی از مهم‌ترین وظایف آن در تقسیم‌بندی و مش بندی مدل‌ها خواهد بود که جزئیات دقیقی از ساختارهای بیولوژیکی را در مدل‌ها لحاظ می‌نماید. نرم‌افزار هایپرمش توسط شرکت Altair Engineering در سال ۱۹۹۰ منتشر شد و به‌عنوان یکی از اولین و قدرتمندترین پیش‌پردازنده‌های المان محدود معرفی گردید. شرکت Altair که در سال ۱۹۸۵ تأسیس شده بود، با عرضه HyperMesh پایه‌های یکی از معتبرترین ابزارهای شبیه‌سازی مهندسی را بنا نهاد که به‌ویژه در صنایع خودروسازی، هوافضا و مکانیک جامد کاربرد گسترده‌ای پیدا کرد. این نرم‌افزار به‌دلیل توانایی بالا در مدیریت مدل‌های بسیار بزرگ و پیچیده، به‌سرعت به استاندارد صنعتی در زمینه‌های مهندسی تبدیل شد و بخشی اصلی از مجموعه نرم‌افزاری HyperWorks شرکت Altair گردید.

هایپرمش قابلیت‌های زیادی دارد که مهم‌ترین آن‌ها در مهندسی پزشکی عبارتند از:

• مش‌بندی با دقت بالا برای مدل‌های پزشکی پیچیده: HyperMesh امکان ایجاد شبکه‌های المان محدود با کیفیت بالا را برای ساختارهای پزشکی ظریف مانند استنت‌ها فراهم می‌کند که برای دقت شبیه‌سازی حیاتی است.
• مدل‌سازی استنت‌های عروقی با جزئیات ریز: این نرم‌افزار به‌دلیل قابلیت مدیریت مدل‌های بسیار بزرگ و پیچیده، برای طراحی و تحلیل استنت‌های پزشکی بسیار مناسب است.
• پشتیبانی از شبیه‌سازی‌های چندفیزیکی (مانند تنش، حرارت و جریان): HyperMesh به‌عنوان یک ابزار پیش‌پردازش قوی، ورودی مناسبی برای تحلیل‌های مکانیکی، حرارتی و دینامیک سیالات در کاربردهای پزشکی فراهم می‌کند.
• اتوماسیون فرآیندهای مدل‌سازی با کمک هوش مصنوعی: قابلیت‌های هوش مصنوعی در HyperMesh، فرآیندهایی مانند پاک‌سازی مدل، استخراج ویژگی و شبکه‌بندی را خودکار می‌کنند که در پروژه‌های پزشکی زمان‌بر مفید است.

با شرکت در دوره آموزش هایپرمش HyperMesh می‌توانید به مهارت‌هایی از جمله طبقه‌بندی بر اساس شرایط پیچیدگی هندسی، تعریف سطوح تماس و ست‌ها در مدل‌سازی، شبکه‌بندی چند هندسه‌ای و ... مسلط شوید تا از آن‌ها در پروژه‌های واقعی استفاده نمایید.

نرم‌افزارهای تحلیلی

نرم‌افزارهای کاربردی تحلیلی که به تحلیل المان محدود نیز معروف هستند عمدتا به مش‌بندی بافت‌ها، تحلیل‌های مختلف استاتیکی، شبه استاتیکی، دینامیکی و ضربه می‌پردازند. شبیه‌سازی در این فضای نرم‌افزاری نقش مهمی در پیشبرد بسیاری از اهداف تحقیقاتی و آزمایشگاهی ایفا می‌نماید.

نرم‌افزار آباکوس ABAQUS

همان‌طور که در مقاله معرفی نرم افزارهای مهندسی پزشکی (5 نرم افزار کاربردی) بیان کردیم، آباکوس (Abaqus) یکی از نرم‌افزارهای پیشرفته و معتبر در زمینه تحلیل المان محدود (FEA) است که در حوزه بیومکانیک قابلیت مدل‌سازی و شبیه‌سازی دقیق از انواع مواد و بافت‌های بدن را فراهم می‌نماید. این نرم‌افزار امکان تجزیه و تحلیل دقیق از رفتار مکانیکی و دینامیکی ساختارهای بیولوژیکی و دستگاه‌های پزشکی را نیز ممکن می‌سازد. بنابراین مهم‌ترین کاربردهای آباکوس در مهندسی پزشکی عبارتند از:

• شبیه‌سازی رفتار مکانیکی بافت‌های نرم و غضروف: Abaqus قادر است پاسخ ویسکوالاستیک پیچیده بافت‌های بیولوژیکی مانند غضروف و بافت نرم را تحت بارگذاری فیزیولوژیکی مدل‌سازی کند.
• طراحی و تحلیل ایمپلنت‌ها و اندام‌های مصنوعی: این نرم‌افزار در طراحی ارگان‌های مصنوعی، پروتزها و ارتزها برای بررسی عملکرد مکانیکی آن‌ها در شرایط واقعی بدن به‌کار می‌رود.
• تحلیل المان محدود تجهیزات جراحی: Abaqus با ادغام CAD و مدل‌سازی مواد پیشرفته، امکان طراحی و تحلیل دقیق ابزارهای جراحی پیچیده را فراهم می‌کند.
• پیش‌بینی عملکرد دستگاه‌های پزشکی: با استفاده از شبیه‌سازی‌های دقیق، مهندسان می‌توانند عملکرد دستگاه‌های پزشکی را قبل از ساخت فیزیکی پیش‌بینی و بهینه‌سازی کنند.

اگر قصد دارید به عنوان یک مهندس پزشکی، به آباکوس مسلط شوید و از مزایای آن بهره ببرید، پیشنهاد می‌کنیم در دوره آموزش آباکوس ABAQUS شرکت نمایید. شما در این دوره به مهارت‌هایی از جمله طراحی ابزارهای پزشکی، تحلیل دینامیکی سیستم‌های بیومکانیکی، طراحی قطعات، اشکال سه‌بعدی و انجام شبیه سازی بر روی آن‌ها و ... تسلط پیدا کنید و در موقعیت‌های شغلی متنوع مشغول به کار و انجام پروژه شوید.

نرم‌افزارهای آنالیز حرکت

این نرم‌افزارها برای تحلیل دقیق حرکت در قسمت‌های مختلف بدن انسان کاربرد ویژه‌ای دارند و به بهبود طراحی‌های پزشکی و ورزشی از این طریق کمک می‌نمایند. انتخاب نرم‌افزار مناسب از میان چندین برنامه‌ی محبوب در این حیطه بستگی به نیازهای خاص پروژه و روند آن تحلیل خواهد داشت.

نرم‌افزار kinovea

Kinovea یک نرم‌افزار تجزیه و تحلیل حرکت در افراد است که برای محاسبه، ذخیره، تجزیه و تحلیل علمی و آماری حرکت‌های استاتیک و دینامیک بدون نیاز به تهیه تجهیزات و وسایل گران قیمت به کار می‌رود. مهم‌ترین کاربردهای آن عبارتند از:

• تحلیل حرکتی دوبعدی: Kinovea امکان تحلیل پارامترهای سینماتیکی مانند سرعت، شتاب و زوایای مفصلی را از طریق ویدئوهای ضبط‌شده فراهم می‌کند که در ارزیابی عملکرد حرکتی بیماران کاربرد دارد.
• اندازه‌گیری و کالیبراسیون فضایی: این نرم‌افزار با استفاده از یک مقیاس مرجع، امکان تبدیل پیکسل‌ها به واحدهای واقعی (مانند سانتی‌متر) را فراهم می‌کند تا اندازه‌گیری‌ها دقیق و قابل اعتماد باشند.
• مقایسه ویدئوهای حرکتی: در این نرم‌افزار امکان هم‌زمان نمایش و مقایسه دو ویدئوی حرکتی (مثلاً قبل و بعد از درمان) برای ارزیابی پیشرفت بیمار یا ورزشکار وجود دارد.

نرم‌افزار اپن سیم Opensim

اپن سیم یک نرم‌افزار متن‌باز برای شبیه‌سازی، مدل‌سازی و آنالیز در زمینه بیومکانیک است. هدف این نرم‌افزار ارائه ابزار رایگان و گسترده برای تحقیق در زمینه بیومکانیک و علم کنترل موتور خواهد بود. Opensim طیف گسترده‌ای از مطالعات در مورد آنالیز دینامیک راه رفتن، عملکردهای ورزشی، شبیه‌سازی روش‌های جراحی، آنالیز عملکرد مفاصل، طراحی دستگاه‌های پزشکی و شبیه‌سازی حرکات انسان‌ها و حیوانات را مورد پژوهش قرار می‌دهد.

نرم‌افزار OpenSim در سال ۲۰۰۷ توسط تیمی در دانشگاه استنفورد توسعه یافت و نخستین نسخه آن (OpenSim 1.0) در اوت ۲۰۰۷ در کنفرانس جامعه بیومکانیک آمریکا معرفی شد. این پروژه در چارچوب مرکز ملی محاسبات پزشکی Simbios و با حمایت مؤسسه سلامت ملی آمریکا (NIH) آغاز شد و هدف آن فراهم‌کردن یک پلتفرم متن‌باز برای مدل‌سازی، شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های عضلانی - اسکلتی انسان بود. کاربردهای این نرم‌افزار در مهندسی پزشکی به شرح زیر هستند:

• مدل‌سازی و شبیه‌سازی سیستم عضلانی - اسکلتی: OpenSim امکان ایجاد مدل‌های دقیق کامپیوتری از ساختارهای عضلانی - اسکلتی و شبیه‌سازی حرکات بدن را فراهم می‌کند.
• تحلیل دینامیک معکوس (Inverse Dynamics): این قابلیت به محققان کمک می‌کند تا نیروها و گشتاورهای مفصلی را بر اساس داده‌های حرکتی اندازه‌گیری‌شده محاسبه کنند.
• تحلیل کینماتیک معکوس (Inverse Kinematics): OpenSim قادر است جایگاه و جهت‌گیری بخش‌های بدن را بر اساس داده‌های ضبط حرکت بازسازی کند تا حرکت را به‌صورت کمّی تحلیل نماید.
• پشتیبانی از تحقیقات بالینی و توانبخشی: از OpenSim می‌توان برای درک بهتر اختلالات حرکتی، طراحی ارتوز و پروتز و بهینه‌سازی برنامه‌های توانبخشی استفاده کرد.

در دوره آموزش اپن سیم OpenSim ابزارهای نرم افزار به دقت مورد بررسی قرار گرفته و طراحی دستگاه های کمک ‌حرکتی و انواع تحلیل های بیومکانیکی به‌طور کامل مورد بحث قرار خواهد گرفت.

نرم‌افزار انی بادی anybody

نرم‌افزار مدل‌سازی Anybody می‌تواند رفتار مکانیکی بدن انسان در حین ارتباط با محیط را مدل‌سازی نماید که در آن محیط به صورت نیروهای خارجی و شرایط مرزی تعریف می‌شود و کاربر می‌تواند تعدادی از اطلاعات ضبط شده و یا حالت‌هایی از نحوه قرار گرفتن بدن را به مدل اضافه کند. نمونه‌های مدل‌سازی شده در این نرم‌افزار به صورت آزمایشگاهی تأیید شده‌ و مقالات علمی قابل توجهی در زمینه مهندسی پزشکی به آن ارجاع داده شده‌اند، لذا برای بیشتر پروژه‌های مهندسی پزشکی جهت مدل‌سازی و شبیه‌سازی بیومکانیکی از نرم‌افزار Anybody استفاده می‌شود. مهم‎‌ترین قابلیت‌های این نرم‌افزار شامل این موارد هستند:

• مدل‌سازی جامع سیستم عضلانی - اسکلتی بدن انسان: این نرم‌افزار امکان ایجاد مدل‌های دقیق و کامل از سیستم عضلانی-اسکلتی برای شبیه‌سازی بارهای داخلی بدن مانند فعالیت عضلانی را فراهم می‌کند.
• تحلیل بیومکانیکی فعالیت‌های روزمره و بالینی: AnyBody قادر است تعامل بدن انسان با محیط (مانند انجام حرکات یا استفاده از ابزار) را شبیه‌سازی و نیروهای داخلی را تحلیل کند
• شبیه‌سازی نیروها و گشتاورهای مفاصل: نرم‌افزار قادر به محاسبه دقیق نیروهای وارد بر مفاصل، عضلات و بافت‌های نرم در طول حرکت است که در طراحی ایمپلنت و راهکارهای توانبخشی کاربرد دارد.
• توسعه مدل‌های تخصصی اندام‌های خاص (مانند دست): در این نرم‌افزار قابلیت ساخت مدل‌های بسیار دقیق از اندام‌های پیچیده مانند دست برای مطالعات بالینی و مهندسی پزشکی وجود دارد.

اگر به یادگیری این نرم‌افزار علاقه‌مند هستید، دوره آموزش آنالیز حرکت با انی بادی AnyBody گزینه خوبی برای شماست. این دوره به صورت کاربردی و پروژه‌محور طراحی شده و با شرکت در آن قادر به اجرای پروژه‌های مختخلف خواهید بود.

موقعیت‌های شغلی و درآمد هر نرم‌افزار

تمام نرم‌افزارهایی که تا این لحظه با آن‌ها آشنا شدید، می‌توانند یک جایگاه شغلی و اجتماعی مناسب با درآمد چشمگیری را نیز برای شما به ارمغان آوردند. در هر یک از نرم‌افزارهای بیومکانیکی می‌توانید حیطه‌ی مورد علاقه‌ی خود را که امکان رشد خود را در آن مشاهده می‌کنید، انتخاب نمایید و با گذراندن دوره‌های تخصصی، مهارت و توانایی لازم برای موفقیت را به دست آورید.

مسیر یادگیری نرم‌افزارهای بیومکانیک

مسیر یادگیری نرم‌افزارهای بیومکانیک به‌صورت پلکانی و مبتنی بر اهداف تحلیلی شما شکل می‌گیرد. ما پیشنهاد می‌کنیم ابتدا با SolidWorks آشنا شوید تا بتوانید مدل‌های سه‌بعدی از اجزای بیومکانیکی (مانند ایمپلنت‌ها یا ارتوپروتزها) را طراحی یا ویرایش کنید. سپس، برای کار با داده‌های پزشکی (مثل تصاویر CT یا MRI)، Mimics را یاد بگیرید تا بتوانید مدل‌های سه‌بعدی آناتومیکی را از تصاویر پزشکی استخراج کنید. پس از آن، HyperMesh به‌عنوان یک ابزار قدرتمند برای مش‌بندی دقیق این مدل‌ها و آماده‌سازی آن‌ها برای تحلیل‌های عددی وارد می‌شود.

در ادامه، ABAQUS به‌عنوان یک نرم‌افزار پیشرفته برای شبیه‌سازی‌های غیرخطی، مکانیک جامد و تعامل بافت‌ها، امکان انجام تحلیل‌های پیچیده بیومکانیکی را فراهم می‌کند. در مرحله بعدی برای مطالعه سیستم‌های عضلانی - اسکلتی و حرکتی بدن انسان، OpenSim را یاد بگیرید و در آخر، یادگیری AnyBody که با مدل‌های فیزیولوژیکی دقیق‌تر، امکان تحلیل بیومکانیکی کامل سیستم‌های انسانی را در شرایط واقعی فراهم می‌کند، می‌تواند موثر باشد. این مسیر یادگیری، شما را از مدل‌سازی هندسی تا تحلیل‌های پیشرفته بیومکانیکی هدایت می‌کند.

میزان استفاده از نرم‌افزارهای بیومکانیک در کشورهای مختلف

• SolidWorks:  بیشترین استفاده از این نرم‌افزار در ایالات متحده آمریکا وجود دارد (با سهم بازار ۵۴٪)، و پس از آن کشورهای بریتانیا و هند در رتبه‌های بعدی قرار دارند . اگرچه SolidWorks عمدتا یک نرم‌افزار طراحی مکانیکی است، اما در مهندسی پزشکی و بیومکانیک برای مدل‌سازی قطعات ایمپلنت یا ارتوپدی نیز به‌کار می‌رود.
• Mimics: این نرم‌افزار به‌طور گسترده در سراسر جهان به‌ویژه در کشورهای پیشرفته اروپایی، آمریکا و ژاپن برای سگمنتاسیون تصاویر پزشکی (مانند CT و MRI) و ایجاد مدل‌های سه‌بعدی بیومکانیکی استفاده می‌شود.
• HyperMesh: این نرم‌افزار در کشورهای زیادی فعال است که بیشترین تعداد شرکت‌های استفاده‌کننده در ایالات متحده (۴۳ شرکت)، فرانسه (۱۰ شرکت)، هند و آلمان قرار دارند.
• ABAQUS: آباکوس به‌طور گسترده در تحقیقات بیومکانیکی مانند مدل‌سازی ستون فقرات یا بافت‌های نرم به‌کار می‌رود، اما آمار رسمی کشوری از سوی شرکت منتشر نشده است. این نرم‌افزار در آمریکا، اروپا و ژاپن، استفاده بیشتری دارد.
• OpenSim: این نرم‌افزار متن‌باز و رایگان است و جامعه جهانی گسترده‌ای از محققان بیومکانیک و توانبخشی را در کشورهایی مانند ایالات متحده، کانادا، استرالیا، و کشورهای اروپایی دربر می‌گیرد و نفوذ آن در مؤسسات آکادمیک پیشرفته بسیار بالاست.
• AnyBody: این نرم‌افزار بیشتر در کشورهای اسکاندیناوی، آلمان، بریتانیا و ایالات متحده در تحقیقات مربوط به بیومکانیک عضلانی - اسکلتی استفاده می‌شود.

قیمت نرم‌افزارهای بیومکانیک

اگر در ایران زندگی می‌کنید، می‌توانید نسخه کرک‌شده این نرم‌افزارها را از سایت‌های معتبر دانلود نمایید و استفاده کنید. اگر خارج از ایران هستید، می‌توانید با پرداخت هزینه‌ای برای لایسنس، اشتراک آن‌ها را خریداری کنید و شروع به استفاده نمایید. این قیمت‌ها می‌توانند بر اساس سطح امکانات نرم‌‌افزار و سطح پشتیبانی، متفاوت باشند. در جدول زیر مقدار تقریبی آن‌ها (در سال 2025) را نوشته‌ایم:

سخت‌افزار مورد نیاز برای نصب نرم‌افزارهای بیومکانیک

برای استفاده بهینه از نرم‌افزارهایی که در این مقاله معرفی شدند، لازم است تا بدانیم هر کدام از آن‌ها از نظر سخت‌افزاری به چه حداقل‌هایی نیاز دارند. بنابراین در جدول زیر این حداقل‌ها را بر اساس معیارهای مختلف (در سال 2025) نوشته‌ایم:

جمع‌بندی

در این مقاله به معرفی و بررسی پرکاربردترین نرم‌افزارهای بیومکانیک پرداختیم. در سال‌های اخیر تعداد این نرم‌افزارها افزایش یافته‌اند، اما یادگیری برخی از آن‌ها که کاربرد بالایی دارند و از ماژول‌های تخصصی‌تری تشکیل شده‌اند پیشنهاد می‌گردد. از آنجایی که دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان به صورت کاربردی و پروژه‌محور طراحی شده‌اند، گزینه مناسبی برای دانشجویان مهندسی پزشکی، بیومکانیک و افراد شاغل در صنعت محسوب می‌شوند.

نویسندگان : سمانه خان بیگی، کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی- صالحه علی پور, کارشناس ارشد مهندسی پزشکی