مجله جراحی استخوان و مفاصل ایران

چکیده چکیده:
پیش زمینه: در این مطالعه رفتـار بیومکـانیکی افـراد، قبل و بعد از عمل جراحی لامینوپلاستی با این هـدف مقایسـه شـده اسـت کـه تـوان مدل سازی اجزای محدود را در تسهیل فن آوری های تشخیص، درمان و پیشگیری از آسیب های ستون فقرات گردنی بسنجد و همچنین نقـش آن در ارتقاء استانداردسازی جراحی و کـاهش عـوارض در بیمـاران را مشخص کند. هدف اصلی این تحقیق اسـتخراج مــدل اجــزاء محــدود پــارامتری شخصی سازی شـده بیمـاران اسـت تــا بــه کمــک آن بــه پیش بینی بیومکانیک ستون فقرات گردنی بیماران بعد از عمل لامینوپلاستی پرداخــت.
مواد و روش ها: بــه همـــین منظـــور ابتــدا، مـــدل هندســـی پـــارامتری شخصـی سـازی شـده بـر پایـۀ 16 پـارامتر آناتومیکی ساخته می شود که از تصاویر رادیـوگرافی بیمار استخراج شـده انـد. در این پژوهش برای تجمیع تصاویر عکس برداری دوبعدی سیتی و تبدیل آن به ابر نقاط و اصلاحات اولیه ابر نقاط از نرم افزار mimics 2012  استفاده شده است. نرم افزار مورد استفاده برای اصلاح، سطح سازی و در نهایت ایجاد مدل های سه بعدی Geomagic Studio 2012 بود. پس از مدل سازی تمامی بافت های گردن، مدل، وارد نرم افزار المان محدود Abaqus 2012 شد و در این نرم افزار فرآیند شبیه سازی و تحلیل ستون فقرات گردن صورت پذیرفت. در پژوهش کنونی سعی شد تا ایجاد مدل هندسی در مدل سازی بافت های حجمی و همچنین در مدل سازی رباط ها و عضلات با دقت بسیار بالا صورت پذیرد تا بستری مناسب برای مطالعات آتی پیرامون خواص مواد و رفتار بافت ها به دور از بیم مشکلات هندسی مدل ایجاد شود.
یافته ها: با توجه به اینکه تحلیل عمل لامینوپلاستی در بیومکانیک ستون فقرات گردنی لازم بود تا مدل در راستای خم ‌کردن و باز شدن صحه گذاری شود اما در صورتی که بارگذاری به مدل خارج از صفحه سجیتال میانی باشد باید به تناسب صحه گذاری در جهات دیگر نیز انجام گیرد. صحه گذاری پاسخ حرکتی دیسک برای دیسک بین مهره های دوم و سوم انجام گرفت و با توجه به ساختار و روند یکسان در طراحی دیسک های بین مهره ای از به دست آوردن پاسخ های حرکتی سایر دیسک ها صرف نظر شد. انطباق خوب بازة حرکتی در اعمال گشتاور در جهت باز شدن را می توان به دلیل طراحی صحیح مفاصل فاست و در نظر گرفتن فاصلة مناسب دو غضروف فاست از یکدیگر و نحوه درگیری آنها در مدل کنونی دانست.
نتیجه گیری: در حالت طبیعی بدن انسان وظیفه اصلی تحمل وزن سر و مستهلک کردن انرژی های ناشی از بارهای فشاری، به عهدة هسته دیسک است. در طول تحلیل عمل لامینوپلاستی در بیومکانیک ستون فقرات گردنی نیز اگرچه از اثرات وزن چشم پوشی شده اما جرم های بافت های ستون فقرات و جمجمه در راستای محور Z منتج به اعمال بار فشاری بر دیسک ها می شود که این بار فشاری به ترتیب کاملاً محسوس از بالا به سمت پایین افزایش می یابد. نکتة قابل ذکر دیگر برای هسته دیسک ها تأثیر قابل توجه خاصیت ویسکوالاستیک است. مدول الاستیسیته برای هستة دیسک حدود 12 کیلوپاسکال تعریف و اعمال شده که نسبت به خواص بافت های نرم دیگر مقدار به نسبت پایینی است اما به دلیل آنکه در تحلیل عمل لامینوپلاستی در بیومکانیک ستون فقرات گردنی هستة دیسک نرخ کرنش در اکثر بافت ها از جمله هستة دیسک بالا است، در عین حال که هسته های دیسک دچار تغییر شکل های شدیدی نشدند اما تنش هایی در حدود 20 مگاپاسکال را تحمل کردند.

چکیده  
چکیده
مقدمه: آسیب­های ستون فقرات گردنی اغلب باعث ناتوانی افراد می­شوند و بر عملکرد کلی و کیفیت زندگی افراد تأثیر منفی می­گذارند. بنابراین، درک آسیب و اختلال عملکرد ستون فقرات گردنی و همچنین پاسخ بیومکانیکی به محرک­های خارجی حائز اهمیت است. از این رو مدل­سازی المان محدود می­تواند به محققان در دستیابی به تنش­ها و فشارهای داخلی در استخوان­ها، رباط­ها و بافت­های نرم کمک کند. هدف از این مطالعه مقایسه رفتار بیومکانیکی ستون فقرات گردنی، قبل و بعد از ایجاد تروما می­باشد.
روش انجام کار: در این مطالعه مدل سالم و دو حالت مختلف از تروماهای ستون فقرات گردنی به روش المان محدود مدل­سازی شد و نتایج حاصل از این مدل­ها تحت بارگذاری استاتیکی با یکدیگر مقایسه گردید.
نتایج: سه پارامتر چرخش بین مهره­ای، نیروی مفاصل فاست و فشار درون دیسکی با در نظر گرفتن بار پیرو محاسبه و بررسی شد. نتایج این پارامترها در حرکات فلکشن، اکستنشن، خمش جانبی و چرخش محوری در همه­ی سطوح بین دو مدل تروما در کنار مدل سالم مورد بررسی قرار گرفت.
نتیجه­گیری: با مدل سازی تروما رفتار بیومکانیکی مدل دستخوش تغییراتی شد، که این تغییرات شامل کاهش دامنه حرکتی مدل­های تروما، کاهش فشار میان دیسکی و افزایش نیروی بین مفاصل فاست بوده است . این بهم ریختگی ساختار در این سیستم پیچیده باعث ایجاد رفتار غیر نرمال در حرکات مختلف شده است. پیش­بینی می­شود نتیجه این رفتار بیومکانیکی مدل در صورت بهبود نیافتن باعث عدم ثبات در مکانیزم ستون فقرات شده و ممکن است در طولانی مدت موجب افزایش آسیب­های بیشتری شود.
 
 
 
 

چکیده زمینه‌ی مطالعه: شل‌شدگی ایمپلنت از شایع‌ترین مشکلات پس از تعویض کامل مفصل ران است. در شل-شدگی عوامل مهمی مانند مشخصات هندسی ایمپلنت، کیفیت بافت استخوانی، فرآیند جایگذاری، سن و سبک زندگی بیمار تاثیر دارند. هدف مطالعه‌ی حاضر تحلیل تنش و کرنشهای دینامیکی وارد بر سطح مشترک بین استخوان و ایمپلنت در فازهای مختلف راه رفتن است.

روشها: از یک مدل دو بعدی شامل استخوان ران و مفصل مصنوعی آن برای شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار ADINA به روش المان محدود استفاده شده است. مدول یانگ برای استخوان برابر 12 و برای ایمپلنت از جنس فولاد ضدزنگ پزشکی برابر 210 گیگاپاسکال فرض شده است. در سطح مشترک بین استخوان و ایمپلنت ضریب اصطکاک برابر 22/0 در نظر گرفته شده و مدل شرایط یک جراحی بدون سیمان استخوانی را شبیه‌سازی می‌کند. بار اعمالی به سر مفصل تعویض شده به صورت دینامیکی منطبق با سیکل راه رفتن طبیعی فردی با وزن 75 کیلوگرم بوده است.

یافته‌ها: نتایج نشان دادند اختلاف کرنش در سطح مشترک در انتهای ساقه‌ی ایمپلنت بیشینه است. این متغیر همچنین در لبه‌ی داخلی 16 برابر بیشتر از لبه‌ی خارجی است. مقدار اختلاف کرنش در سطح مشترک به حدود 6/1 درصد و بیشینه‌ی تنش به حدود 7/5 مگاپاسکال رسیده است.

نتیجه‌گیری: بیشترین مقدار اختلاف کرنش در پایین‌ترین منطقه‌ی ساقه‌ی ایمپلنت رخ داده که بیان کننده‌ی محل بروز احتمالی جدایش در شل‌شدگی ایمپلنت است. این اطلاعات می‌تواند در بکارگیری راهبردهای جراحی تعویض مفصل ران نیز و برای طراحیهای مکانیکی بهینه در مفصل مصنوعی مهم باشد.