Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Lahooti,Mohamadreza Salimpour
محسن لاهوتی (استاد مشاور) محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Amirzadeh
سعید امیرزاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Simulation of Laser Treatment Effects on the Unfavorable Vasculature of Retina
Angiogenesis, as a crucial phenomenon in the development of blood vessel network, is the pathological mechanism which new blood vessels form from pre-existing vessels. Angiogenesis is also a key pathogenic regulator in many important clinical processes, such as tumor progression and eye diseases. But it does not always act as a health giving phenomenon. In some pathogen circumstances like Embryogenesis, wound healing, arthritis, tumor growth, as well as some diabetes-related retina diseases angiogenesis will appear as disease. Regeneration in the retina is the subject of our research. This disease, which occurs in people with diabetes, can lead to an unsteady retinal vasculature network which, if not treated, causes bleeding and disrupts the person's vision, and in the worst case it causes complete blindness. One of the ways to prevent the progression of the disease is laser treatment. In this method, the ophthalmologist will laser a large area of retinas and prevent the progression of the disease. The problem with this method is that the points in the laser lose their sight, hence the patient loses most of his vision through laser therapy. There are many attempts in simulation and study of tumor-induced and wound healing angiogenesis, but angiogenesis in the retina has not received enough attention. In this work, we have done a two dimensional simulation of the retinal angiogenesis using system of partial differential equations. The purpose of this work, first is to simulate the phenomenon of diabetic retinopathy, then to investigate the effect of laser therapy on development of the unwanted capillary network, caused by diabetic retinopathy. After that we have investigated the effect of different shapes of laser, like size of laser spots, number and the height of laser spots. We concluded that using laser has a minimum of 70 percent healing and by optimizing the laser’s shape and number of spots we could reach to more than 80 percent of healing. By increasing the size of laser spots, the area that laser burns, increases as well as the area it heals, by increasing more and more, the destructive effect of laser will overtake its healing effect. With the same area, if we use multi laser spots instead of one spots it has a positive effect because with the same destruction size, multi spot lasers will avoid the migration of endothelial cells more efficiently. We also concluded that the area behind the laser spots does not have a positive effect and it just burns retina’s surface without doing any healing, so we deduced if we use laser spots which has smaller height, with the same healing, less damage is done. We are using continuum mathematic equations which are consist of PDEs. These equations describe the capillary tip and blood vessel response to the growth factor. The outcome of this work is the recognition of the effects of laser spots in preventing the unwanted capillary network to develop in the retina and will enable the use of simulation to optimize the laser therapy in treatment of diabetic retinopathy. Key words: Angiogenesis, Laser, Capillary Tips, Simulation, Mathematical Model, Retina, Diabetic Retinopathy
رگ‌زایی فرآیند تشکیل رگ جدید از عروق موجود است. رگ‌زایی همچنین یک تنظیم‌کننده کلیدی پاتوجنسیس، در بسیاری از فرآیند‌‌های کلینیکی مهم بیماری‌‌ها، مانند پیشرفت تومور و بیماری‌‌های چشمی است و در مواردی چون رویان‌‌زایی، بهبود زخم، ورم مفاصل، رشد تومور و همچنین در بعضی بیماری‌‌های شبکیه چشم ناشی از دیابت رخ می‌‌دهد، که رگ‌زایی در شبکیه موضوع مورد بحث تحقیق ماست. این بیماری که در افراد مبتلا به بیماری دیابت رخ می‌دهد، در صورت درمان نشدن باعث تشکیل شبکه رگی ناپایداری در سطح شبکیه شده که خونریزی کرده و دید فرد را مختل کرده در بدترین حالت باعث نابینایی کامل می‌گردد. یکی از روش‌هایی که به کمک آن از پیشرفت این بیماری جلوگیری می‌کنند لیزر کردن سطح شبکیه است. در این روش پزشک در صورت تشخیص بیماری بیش از 80 درصد سطح شبکیه را لیزر کرده و از پیشرفت بیماری جلوگیری می‌کند. مشکلی که این روش دارد این است که نقاطی که لیزر می‌شوند بینایی خود را از دست می‌دهند، بنابراین فرد بیمار اکثر بینایی خود را در اثر خود درمان به روش لیزر از دست می‌دهد. در کار حاضر ابتدا بیماری رگ‌زایی به کمک معادلات پیوسته حاکم بر فیزیک مسئله، به‌صورت دوبعدی شبیه‌سازی شده است و تحلیلی بر روی نحوه رشد بیماری صورت گرفته است. سپس اثر لیزرکاری را به‌صورت یک ناحیه سوخته که هیچ ماده‌ای در آن وارد نمی‌شود در این شبیه‌سازی اعمال شده است و این نتیجه حاصل شده است که لیزر کردن سطح شبکیه، بیش از 80 درصد از رشد بیماری جلوگیری می‌کند. همچنین اثر اندازه لیزر، تعداد نقاط لیزر شده و شکل لیزر نیز مورد بررسی قرار گرفته است که این نتیجه به دست آمده است که یک نقطه بهینه در اندازه لیزر وجود دارد که استفاده از اندازه‌های بزرگ‌تر از آن، بیش از اینکه باعث بهبود شود، سطح شبکیه چشم را از بین می‌برد. همچنین این نتیجه حاصل شد در یک اندازه لیزر ثابت، با شکستن ناحیه لیزر شده به نواحی کوچک‌تر، باعث بهبودی و نجات سطح بیشتری از شبکیه می‌شود. در مورد شکل لیزر این نتیجه حاصل شد که ناحیه پشت لیزر که در تماس با ناحیه رگ‌زایی شده نیست اثری در بهبود بیماری ندارد بنابراین می‌توان با حذف این ناحیه، یعنی استفاده از نواحی لیزر شده با ارتفاع کوچک‌تر، با میزان تخریب کمتر در اثر لیزرکاری، بهبودی بیشتری حاصل کرد. در انتها نیز به‌عنوان یک پیشنهاد برای استفاده عملی از نتایج به‌دست‌آمده، یک شبکه عصبی از این نتایج، آموزش داده شده که با استفاده از روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک، با سرعت بالا، برای بیماران مختلف می‌توان اندازه و تعداد نقاط لیزر را برای دست‌یابی به حالت بهینه لیزر کاری، به دست آورد. کلمات کلیدی: رگ‌زایی، شبکیه، چشم، VEGF، لیزر، بهینه‌سازی، شبیه‌سازی دوبعدی، نوک مویرگی، رگ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی