22916

بررسي توزيع تنش بين بافت نرم و بالشتك هوا

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي

1399-1400

1399/8/28

دكتر منصور عليزاده

مكانيك

تكيه‌گاه مناسب هنگام نشستن و يا خوابيدن با توجه به مدت‌زمان زيادي كه انسان در طول شبانه‌روز در اين حالت‌ها قرار دارد، داراي اهميت بسياري است. حال اين موضوع براي بيماران يا افرادي كه به هر دليلي ناچار به قرار گرفتن در حالت نشسته يا خوابيده در طولاني‌مدت هستند اهميت بيشتري نيز مي‌يابد. مسئله بسيار مهمي كه با توجه به قرار گرفتن طولاني‌مدت فرد در اين حالت علاوه بر نياز به راحتي بايد موردتوجه قرار گيرد، احتمال وقوع زخم بستر است. ناحيه‌ي نشيمنگاهي به علت تحت‌فشار قرار گرفتن بافت نرم توسط استخوان‌هاي نشيمنگاهي به علت آناتومي اين بخش، از نواحي در معرض خطر زخم بستر است. تشك، محل تماس بافت‌هاي بدن با تكيه‌گاه است و انتخاب و طراحي مناسب آن نقش زيادي در توزيع تنش تماسي و درون بافتي مناسب و درنتيجه راحتي فرد ايفا مي‌نمايد. يكي از انواع تشك‌هايي كه امروزه موردبررسي قرار مي‌گيرد، تشك متشكل از سلول‌هاي هوا است. در اين مطالعه از روش المان محدود كه به نحوي مناسب قابليتي براي پيش‌بيني و محاسبه تنش و كرنش‌هاي درون بافتي در تماس بافت-تشك را ارائه مي‌نمايد، بهره برده شده است. تداخل تشك و مقطعي از بافت در ناحيه استخوان خاجي در حالت خوابيده ، در 7 مدل المان محدود شبه دوبعدي و در شرايط يكسان مورد مقايسه قرار گرفته است. در اين بين 3 مدل انواع مختلفي از فوم به‌عنوان تشك و بقيه تشك متشكل از سلول‌هاي هوا را داشته‌اند. شبيه‌سازي اين مسئله در محيط جامع آباكوس صورت پذيرفته و به كمك حلگر المان محدود اكسپليسيت آباكوس ، تنش‌ها و كرنش‌ها به‌عنوان بخشي از جواب مسئله مورد محاسبه قرار گرفته و همچنين شكل‌هاي مدل‌هاي تغيير فرم يافته نيز به دست آمده‌اند. با مقايسه نمودارهاي تنش و كرنش بيشينه، كمتر بودن اين مقادير تا 83 % و 34 % به ترتيب در تنش و كرنش محاسبه شده در مدل‌هاي با بالشتك‌هاي هوا نسبت به تشك‌هاي فوم مشاهده گرديده است. اين مقادير كمتر با توجه به تحقيقات پيرامون رابطه بين تنش درون بافتي يا تماسي با وقوع زخم بستر، به معني مدت‌زمان امن بيشتر تا ايجاد اين‌گونه زخم‌ها هستند.

1399/10/01

Analysis of stress distribution between human soft tissue and air cushion

11/18/2020 12:00:00 AM

The appropriate body support in both sitting and lying positions, due to the long contact periods during day and night, is an important issue. This becomes even more important for patients or people who are bound to chairs and beds because of various conditions. For these individuals, in addition to comfort, the risk of developing pressure sores is a decisive factor.Tissues in the gluteal region are susceptible to this type of wound due to the anatomy of this region and especially due to the thrust of the bony parts in weight bearing positions. Cushions, as the surfaces in direct contact with the body play a major role in the best possible distribution of tissue stress and hence their design and selection is of great importance. One of the cushion types that are currently attracting attention are air cell based cushions. Here we have employed the finite element method as a suitable tool for solving internal tissue stresses and strains during tissue-cushion interaction. The interaction between a slice of gluteal tissue around the sacral region in a decubitus position and different types of cushions was studied through 7 tissue-cushion finite element models in a semi-2d analysis. 3 of these 7 models had different types of foam as cushions and the rest contained air cell cushions. This problem was simulated in CAE and solved by the explicit dynamic solver of Abaqus. Stresses and strains were computed as part of the solution in addition to the final deformed configuration and a comparison between all models was performed. The figures show a better tissue stress distribution and lower maximum stress and strain up to 83% and 34%, respectively, in models with air cell cushions. This finding, considering the correlation between pressure ulcers and tissue stresses, means longer safe periods without the occurrence of ulcers.