20988

۲۰۹۸۸

تحليل عملكرد غضروف مفصلي در اثر بارهاي متناوب

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومكانيك

۱۳۹۵

۱۳۹۸/۶/۱۲

دكتر منصور عليزاده

مكانيك

چكيده غضروف هاي مفصلي جزء خانواده مواد دوفازي هستند كه از دو فاز مايع و جامد تشكيل شده اند. فاز جامد غضروف مفصلي از ماتريس پروتئوگليكان و الياف كلاژن تشكيل شده است. زاويه الياف كلاژن به صورت پيوسته و سه بعدي در عمق غضروف در حال تغيير است بنابراين خواص مكانيكي غضروف مفصلي نيز به صورت پيوسته در عمق غضروف تغيير مي كند. اندازه گيري آزمايشگاهي تغييرات خواص مكانيكي وابسته به عمق غضروف مفصلي بسيار دشوار است و اطلاعات كاملي در رابطه با تمامي خواص مكانيكي وابسته به عمق غضروف مفصلي در دسترس نيست. بررسي غضروف مفصلي احتياج به شناخت خواص مكانيكي تمامي اجزاء تشكيل دهنده اين بافت، تاثير هر يك از اين اجزاء در رفتار مكانيكي غضروف و شناخت رفتار مكانيكي تك تك آن ها در برابر شرايط بارگذاري اعمالي به غضروف مفصلي دارد. لذا ارائه مدلي صحيح و كارآمد بر پايه نگاه دو فازي به غضروف مفصلي براي تحليل و پيش بيني رفتار غضروف بر اساس خواص مكانيكي اجزاء تشكيل دهنده امري ضروري است. مدل ارائه شده بايستي توانايي اصلاح خواص مكانيكي غضروف مفصلي(مثلا براي بيماري آرتروز درست بعد از ايجاد اولين پارگي در شبكه الياف كلاژن) را داشته باشد. در اين پروژه غضروف مفصلي به صورت يك مدل دو فازي پروالاستيك با تاثير از تركيبات تشكيل دهنده غضروف مفصلي در رفتار مكانيكي آن ( تاثير الياف كلاژن و جهتگيري آن بر رفتار مكانيكي غضروف مفصلي در عمق ) در نظر گرفته شده است و يك مدل تحليلي براي تعيين رفتار تنش-كرنشي نواحي مختلف غضروف مفصلي در شرايط بارگذاري متناوب براي مطالعه رفتار مكانيكي غضروف مفصلي ارائه مي شود. واژه‌هاي كليدي : غضروف مفصلي، تحليل عملكرد غضروف وابسته به زمان، بارهاي تناوبي

1398/06/13

Analysis of articular cartilage function under freacuancy loading

9/4/2019 12:00:00 AM

Abstract: Articular cartilages are part of biphasic materials which contains solid and fluid phases. Solid phase of articular cartilage consist of collagen fibers and proteoglycan matrix. Collagen fibers angle toward cartilage surface φ varies through the depth of articular cartilage so mechanical properties of articular cartilage changes through the depth. Experimental measurements of these depth dependent mechanical properties are difficult and comprehensive information about them is not available. Examination of articular cartilage requires understanding of the mechanical properties of all the constituents of this tissue, the effect of each these components on the mechanical behavior of the cartilage, and understanding their individual mechanical behavior against the loading conditions applied to the articular cartilage. Therefore, it is necessary to present an accurate and efficient model based on two-phase approach to articular cartilage for analysis and prediction of cartilage behavior based on the mechanical properties of its constituents. The proposed model should be capable of modifying the mechanical properties of articular cartilage (eg, for arthritis, just after the first rupture of the collagen fiber network). In this project, articular cartilage is considered as a two-phase proelastic model with the influence of articular cartilage constituents on its mechanical behavior (influence of collagen fibers and its orientation on mechanical behavior of articular cartilage in depth) and an analytical model for determination stress-strain behavior of different regions of articular cartilage under alternate loading conditions is presented to study the mechanical behavior of articular cartilage. Keywords: Articular cartilage, Time-dependent cartilage function analysis, Periodic loads