-
شماره ركورد
27231
-
پديد آورنده
سيدماهان نعمت اللهي سانيج
-
عنوان
طراحي و تحليل اجزا محدود پروتز متخلخل مفصل ران
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي بيومكانيك
-
سال تحصيل
98-1401
-
تاريخ دفاع
1401/6/30
-
استاد راهنما
دكتر سياوش كاظمي راد
-
دانشكده
مكانيك
-
چكيده
تعويض كامل مفصل ران (THR) 1يكي از متداول ترين و اقتصادي ترين فرآيندهاي جراحي در جهان رتبه
بندي شده است. اما متاسفانه برخي از اين عمل هاي جراحي بايد به دلايل مختلفي همانند پديده سپر تنشي2
بعد از مدت زماني بايد مجددا انجام شوند كه اين موارد عمل بازبيني مفصل ران 3ناميده مي شوند. پديده سپر
تنشي از مهم ترين و شناخته شده ترين عوامل شكست در پروتزهاي مفصل ران مي باشد. نيروهايي كه در
طول فعاليت انسان به پروتز وارد مي شود منجر به تنش هايي مي شود كه بايد به استخوان وارد شده تا فعاليت
خود را از دست ندهد و دچار پوكي و در نهايت شل شدن آسپتيك 4نشود. اين تنش ها به دليل اختلاف
شديد تنش بين استخوان پروتز توسط پروتز تحمل شده و به اصطلاح سپري براي جذب تنش توسط استخوان
مي شود. بنابراين، كاهش اثر سپر تنشي و تاخير در وقوع آن از اهميت بسيار بالايي در اين مسئله برخوردار
است. عوامل متعددي از جمله بيومواد مورد استفاده در طراحي، بهينه سازي طراحي و هندسه پروتز، موقعيت
پروتز و ويژگي هاي موروفولوژيكي بيمار وجود دارند كه به دوام پروتز و تاخير در عمل بازبيني كمك بسيار
مي كنند. هدف از انجام اين پروژه، توسعه و بهبود جايگزيني مفصل مصنوعي ران با استفاده از ويژگي هاي
تخلخل 5براي رسيدن به پايداري و دوام بيشتر است. اين پروژه با هدف شبيه سازي آناليز اجزاي محدود،6
مقايسه اي را براي ارزيابي انتقال تنش بين پروتز و استخوان ارائه مي دهد. اين كار با استفاده از آلياژ تيتانيوم
در تركيب با آلومينيوم و واناديوم 7و سلول هاي واحد مكعبي ساده و مكعبي مركزپر 8با درصد تخلخل هاي
مختلف تحت بارگذاري استاتيكي در شرايط راه رفتن انجام شده است. براي محاسبه بيشينه ريزحركت هاي
اوليه 9نيز از اختصاص خواص تخلخل مطابق روابط اشبي-گيبسون 10براي پروتزهاي مفصل ران انجام پذيرفته
است. همچنين در اين پروژه، از تصاوير توموگرافي ) (CTاستخوان ران يك بيمار حقيقي بهره برداري شده
است تا بتوان توزيع خواص استخوان مانند چگالي و مدول الاستيسيته را با روابط با دقت بالاتري وارد نرم افزار
نموده و مورد تحليل قرار داد. به همين منظور مدل هاي سه بعدي اجزاي محدود پروتز ران براي اين آناليزايجاد شده و نشان مي دهد كه چگونه اين با افزايش درصد تخلخل مي توان از وقوع سپر تنشي در استخوان
جلوگيري كرد. نتايج عددي همچنين نشان مي دهند كه درصد تخلخل 65و 80درصد به ميزان قابل توجهي
جذب تنش توسط استخوان را افزايش مي دهند. همچنين بيشينه ميزان ريزحركت اوليه پروتز 80درصد
متخلخل نيز حدود 72ميكرومتر شد و در نهايت بيشينه تنش تماسي پروتز 80درصد متخلخل، 54مگاپاسكال
بدست آمد. در حقيقت با افزايش درصد تخلخل، سپرتنشي كاهش اما، بيشينه ريزحركت و تنش تماسي
افزايش مي يابد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/07/25
-
عنوان به انگليسي
Design and Finite Element Analysis of Porous Hip Implants
-
تاريخ بهره برداري
9/21/2023 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيدماهان نعمت اللهي سانيج
-
چكيده به لاتين
Total hip replacement (THR) is one of the world's most common and economical
surgical procedures. However, unfortunately, some of these surgeries must be
performed again for various reasons, such as the stress shielding phenomenon
after a period called hip revision surgery. The stress shielding phenomenon is one
of the hip Implant's most essential and well-known failure factors. The Implant
absorbs these stresses due to the extreme difference in elasticity module between
the bone of the Implant. Therefore, reducing the stress shielding effect and
delaying its occurrence is vital in this issue.
This project aims to develop and improve total hip replacement by using porosity
characteristics to achieve excellent stability. In addition, to simulate finite
element analysis, it indicates a comparison to evaluate the stress transfer between
Implant and bone. This work utilizes titanium alloy and simple cubic and body
center cubic unit cells with different porosity percentages in walking conditions.
This project used CT images of the femur of an actual patient. Therefore, the
distribution of bone properties, such as density and modulus of elasticity, can be
entered into the software more accurately and analyzed. Results also show that
porosity percentages of 65 and 80% significantly increase stress absorption by
bone. Also, the maximum initial micromotions of the 80% porous Implant was
about 72 micrometers, and finally, the maximum contact stress of the 80% porous
Implant was 54 MPa. In fact, with the increase in the percentage of porosity, the
stress shielding decreases, but the maximum micromotions and contact stress
increase.
-
كليدواژه هاي فارسي
پروتز مفصل ران، آناليز اجزاي محدود، سپر تنشي، تخلخل، ريز حركت اوليه
-
كليدواژه هاي لاتين
Hip Implant, Finite Element Analysis, Stress Shielding, Porosity, Initial Micromotion.
-
Author
Mahan Nematollahi
-
SuperVisor
Siavash Kazemirad
-
لينک به اين مدرک :
