سيدمحمدصادق هاشمي

Optimization of Locking Plates Used in the Treatment of Distal Femur Fractures: An Approach Based on Genetic Algorithm an‎d Finite Element Analysis

در اين پژوهش، رويكردي نوين براي بهينه‌سازي صفحات قفل‌شونده مورد استفاده در درمان شكستگي‌هاي ديستال استخوان ران ارائه شده است. اساس كار بر تركيب الگوريتم ژنتيك با تحليل اجزاي محدود استوار است. ابتدا با بهره‌گيري از تصاوير سي‌تي‌اسكن، مدل سه‌بعدي دقيقي از استخوان ران و شكستگي مربوطه بازسازي گرديد. سپس صفحات قفل‌شونده با موقعيت‌هاي مختلف پيچ‌ها بر روي مدل قرار داده شدند و پيكربندي‌هاي گوناگون به‌صورت سيستماتيك بررسي شد. مدل‌ها در محيط نرم‌افزار آباكوس تحت شرايط بارگذاري فيزيولوژيك، شامل نيروهاي عضلاني اصلي و وزن بدن، تحليل شدند. نتايج اين شبيه‌سازي‌ها در قالب داده‌هاي تنش فون‌مايسز استخراج و براي ساخت مدل‌هاي رگرسيوني چندجمله‌اي به كار گرفته شد. اين مدل‌ها امكان پيش‌بيني رفتار مكانيكي سازه‌هاي تثبيت‌كننده را با دقت بالا فراهم كردند. سپس الگوريتم ژنتيك با استفاده از اين مدل‌هاي پيش‌بيني‌كننده و جمعيت اوليه‌اي متشكل از تركيب‌هاي مختلف، فرآيند جستجوي بهينه را آغاز نمود. خروجي روش پيشنهادي نشان داد كه مي‌توان با تغيير آرايش پيچ‌ها، تنش بيشينه فون‌مايسز را به‌طور ميانگين تا حدود 20 درصد كاهش داد و در نتيجه خطر شكست ثانويه ايمپلنت به ميزان چشمگيري كم كرد. اين امر در كنار افزايش استحكام كلي سازه، مي‌تواند به بهبود ايمني و كارايي درمان‌هاي ارتوپدي كمك كند. در مجموع، چارچوب توسعه داده‌شده علاوه بر كاهش هزينه‌هاي محاسباتي نسبت به آزمون و خطاي سنتي، ابزاري هوشمند در اختيار جراحان و مهندسان پزشكي قرار مي‌دهد تا بتوانند براي هر بيمار يا شرايط باليني خاص، پيكربندي بهينه صفحات قفل‌شونده را انتخاب نمايند. اين مطالعه مي‌تواند به‌عنوان يك گام مؤثر در جهت كاهش عوارض پس از عمل و بهبود كيفيت نتايج درماني مورد استفاده قرار گيرد.

صفحات قفل‌شونده , شكستگي ديستال استخوان ران , الگوريتم ژنتيك , تحليل اجزاء محدود , بهينه‌سازي هندسي