23569

استخراج پارامترهاي بيومكانيكي تي.كي.ا از منظر اناليز اجزاي محدود

كارشناسي ارشد

مكانيك-مهندسي پزشكي-بيومكانيك

1396

1399/03/15

آقاي دكتر حق‌پناهي

مكانيك

مفصل زانو به دليل حركات و بارهاي زيادي كه در طͯ انواع فعاليت هاي روزمره، شغلͯ و ورزشͯ بر آن تحميل مي شود، در معرض خطر بالاي صدمات و دژنراسيون است. استئوآرتريت و آسيب هاي ليگامان اغلب سبب بروز درد و كاهش سطح فعاليت هاي فرد مي‌گردد كه اين امر خود هزينه هاي انسان و اقتصادي هنگفت را بر جوامع تحميل مي‌كند. از اين رو براي سال هاي متمادي مطالعه بيومكانيك مفصل زانو همواره مورد توجه محققين زيادي بوده است. هدف اصلي اين تحقيقات شناخت بهتر عملكرد مفصل زانوي سالم و آسيب ديده است. در حال حاضر ايمپلنت هاي زانو ي مرسوم يك تفاوت ساختاري با ساختار زانوي طبيعي دارند .در ساختار ايمپلنت هاي زانوي مرسوم از قطعه اي با متريال UHMWPEاستفاده مي‌شود كه از لحاظ مدول يانگ و رفتار مكانيك تفاوت زيادي با رفتار مينيسك در زانوي طبيعي دارد،از اين رو وجود بخشي با رفتار نزديك به مينيسك زانوي طبيعي در ساختار ايمپلنت زانو براي نز ديك كردن هرچه بيشتر رفتار ايمپلنت زانو به زانوي طبيعي در ايمپلنت زانو حس مي‌شود.در مطالعه ي پيش رو به منظور پر كردن اين جاي خالي و بررسي اضافه شدن ماده اي با چنينن رفتاري ،يك ايمپلنت مينيسك مصنوعي (Active Implants LTD, Netanya, Israel) در ساختار ايمپلنت زانوي مرسوم با باز طراحي جاي داده شد و با تحليل المان محدود و بار گذاري ديناميكي آن تحت استاندارد ISO14243اقدام به بررسي تغييرات تنش فشاري سطح بين قطعات فمورال و تيبيال اينسرت ايمپلنت شد.در اين بررسي‌ كه در طول سيكل گيت انجام شد به ميزان 10تا 20درصد از ماكسيمم تنش تماسي كم شد.اين كاهش ميزان ماكسيمم استرس تماسي منجر به افزايش تعداد سيكل خستگي قطعه ي UHMWPEبه مقدار 5/12 ميليون سيكل شد كه اين عدد قابل توجه است.همچنين اين كاهش استرس تماسي (Contact Stress) ممكن است منجر به افزايش ميزان سايش قطعه ي تيبيال اينسرت در ايمپلنت زانو گردد.در مطالعات آينده در صورت امكان انجام تست آزمايشگاهي با نمونه ي واقعي ايمپلنت مينيسك مصنوعي مي‌توان مقدار سايش را به طور دقيق و واضح در حضور و عدم حضور بخش جديد در ايمپلنت زانو مورد بررسي‌ قرار داد

1399/12/18

Extraction of T.K.A biomechanical parameters from the perspective of finite element analysis

9/6/2021 12:00:00 AM

The knee joint is at high risk for injury and degeneration due to the many movements and loads that are imposed on it during a variety of daily activities, occupations, and sports. Osteoarthritis and ligament injuries often cause pain and reduced activity levels, which in turn imposes huge human and economic costs on communities. Therefore, for many years, the study of biomechanics of the knee joint has always been considered by many researchers. The main purpose of this research is to better understand the function of a healthy and injured knee joint. At present, conventional knee implants have a structural difference with the structure of a normal knee. In the structure of conventional knee implants, a piece with UHMWPE material is used, which is very different from the meniscus behavior in a normal knee in terms of Young's modulus and mechanical behavior. The presence of a part with a behavior close to the normal knee meniscus in the structure of the knee implant is felt to bring the knee implant behavior closer to the natural knee in the knee implant. In the present study, in order to fill this gap and investigate the addition of a substance With this behavior, an artificial meniscus implant (Active Implants LTD, Netanya, Israel) was placed in the structure of a conventional redesigned knee implant and by analyzing the finite element and its dynamic loading according to ISO 2212 استاندارد standard, the changes in surface compressive stress between femoral parts were investigated. The tibial insert was implanted. In this study, which was performed during the gate cycle, the maximum contact stress was reduced by 2 to 3%. This reduction in the maximum contact stress resulted in an increase in the number of fatigue cycles of the UHMWPE piece by 12.5 million cycles. This is a significant number This reduction in contact stress may lead to an increase in the amount of wear of the tibial insert in the knee implant. In future studies, if it is possible to perform a laboratory test with a real sample of artificial meniscus implant, the amount of wear can be accurately and clearly Examined for the presence or absence of a new section in the knee implant

تعويض مفصل زانو , جذب شوك , رفتار طبيعي زانو , ميرا كننده

TKA , shock absorption , Normal knee behavior , Damper