28969

آناليز اجزا محدود اثر تدريجي افزايش سفتي مهره سوم كمري بر روي مهره هاي ديگر

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي

1398

1402/06/29

دكتر محمد حق پناهي

دانشكده مهندسي مكانيك

شكستگي هاي فشاري مهره اي يكي از دلايل عمده كمردرد و ناتواني است. ورتبروپلاستي يك درمان موثر براي شكستگي هاي مهره ايي پوكي استخوان است كه يكي از شايع ترين شكستگي هاي مرتبط با پوكي استخوان است. هدف از اين روش درماني اين است كه درد را به ميزان كافي كنترل كرده و ضمن جلوگيري از شكستگي هاي اضافي، امكان تحرك اوليه و بازگشت عملكرد را فراهم مي كند. شكستگي هاي ثانويه جديد پوكي استخوان يكي از عوارض جدي ورتبروپلاستي است و بررسي عوامل خطر و رفع آن مهم است؛ يكي ديگر از عوارض مهم ورتبروپلاستي نشت سيمان استخواني است. عوامل خطر احتمالي عبارت است از: سن، جنسيت، توزيع منطقه اي، فعاليت در فضاي باز، تراكم استخوان، روش هاي جراحي (يك طرفه يا دوطرفه)، دوز سيمان استخوان، نشت سيمان استخوان، سابقه بيماري مزمن، درمان ضد پوكي استخوان بعد از عمل و سطح شكستگي فشاري مهره ايي پوكي استخوان قبل از عمل است. در اين پروژه عمل ورتبروپلاستي بر روي مدل سه مهره ايي متشكل از مهر هاي دوم، سوم و چهارم كمري انجام شد. مدل ستون فقرات در 5 حالت ايستاده، فلكشن، اكستنشن، خم شدن جانبي و پيچش مورد بررسي قرار مي گيرد. سيمان استخواني با سه حجم مختلف به گونه ايي داخل مهره سوم كمري تزريق شد كه 30%، 50% و 70% استخوان اسفنجي مهره سوم كمري را پر كند. تجزيه و تحليل استاتيك المان محدود تحت 5 شرايط: طبيعي، پوكي استخوان و تقويت شده با سيمان استخوان 1800، 500 و 150 مگاپاسكال؛ انجام مي شود. ماكزيمم تنش فون مايزز در اين 5 شرايط، در قسمت هاي مختلف مدل بررسي و باهم مقايسه مي شوند. بهترين مدول الاستيسيته و حجم تزريقي سيمان استخواني بر اساس نزديكي ماكزيمم تنش فون مايزز آن، به ماكزيمم تنش فون مايزز مدل در حالت پوكي استخوان به دست مي آيد. نهايتا نتيجه گرفته شد؛ وقتي كه 30% استخوان اسفنجي مهره سوم كمري با سيمان استخواني پر مي شود، ماكزيمم تنش فون مايزز نزديك به ماكزيمم تنش فون مايزز در حالت پوكي استخوان به دست مي آيد؛ همچنين براي مدول الاستيسيته، نتيجه نزديكي ماكزيمم تنش فون مايزز به ماكزيمم تنش فون مايزز مدل پوكي استخوان، در بخش هاي مختلف مدل و در حالات مختلف ايستاده، فلكشن، اكستنشن و... متفاوت است ولي به صورت كلي سيمان استخواني با مدول الاستيسيته 150 مگاپاسكال بيشترين نزديكي ماكزيمم تنش فون مايزز را به مدل در حالت پوكي استخوان داشت.

1402/08/07

Finite element analysis of the effect of gradually increasing the stiffness of the third lumbar vertebra on Other vertebrae

9/19/2024 12:00:00 AM

Vertebral compression fractures (VCFs) are a common cause of back pain and disability and are usually osteoporotic in nature.Vertebroplasty is an effective treatment for osteoporotic vertebral fractures, which are one of the most common fractures associated with osteoporosis. Therapy aims to adequately control pain and allow early mobilisation and return of function while preventing additional fractures. New osteoporotic secondary vertebral compression fractures (SVCF)is one of the serious complications of vertebroplasty, and it is important to investigate the risk factors for such SVCF, Another important complication of vertebroplasty is bone cement leakage. possible risk factors screened for were age, gender, regional distribution, outdoor activity (ODA), bone mineral density (BMD), surgical methods (unilateral or bilateral), bone cement dose, bone cement leakage, chronic disease history, postoperative anti-osteoporosis treatment, and level of preoperative osteoporotic vertebral compression fracture(OVCF). In this project, vertebroplasty was performed on a three vertebral model consisting of the second, third, and fourth lumbar vertebrae. The spine model is examined in 5 standing positions, flexion, extension, lateral bending and torsion. Bone cement with three different volumes was injected into the third lumbar vertebra to fill 30%, 50% and 70% of the cancellous bone of the third lumbar vertebra. Finite element static analysis is performed under 5 conditions: normal, osteoporosis and vertebral augmentation with bone cement 1800, 500 and 150 MPa. The maximum von Mises stress in these 5 conditions are examined and compared in different parts of the model. The best modulus of elasticity and injection volume of bone cement is obtained based on the proximity of the maximum von-Mises stress to the maximum von-Mises stress of the model in the state of osteoporosis. Finally, it was concluded; When 30% of the cancellous bone of the third lumbar vertebra is filled with bone cement; The maximum von Mises stress is obtained close to the maximum von Mises stress in the state of osteoporosis. Also, for the elasticity modulus, the result of the proximity of the maximum von Mises stress to the maximum von Mises stress of the osteoporosis model, in different parts of the model And it is different in different states of standing, flexion, extension, etc., but in general, bone cement with a modulus of elasticity of 150 MPa has the closest maximum Von Mises stress to the model in the state of osteoporosis.

آناليز اجزا محدود , شكستگي فشاري مهره ايي پوكي استخوان , ورتبروپلاستي , سيمان استخواني , پلي متيل متاكريلات , سفتي , حجم

finite element analysis , osteoporotic vertebral compression fracture (OVCF) , Vertebroplasty , Bone cements , polymethyl methacrylate , stiffness , volume

tahmine sadat tajali

dr mohammad haghpanahi