مقاله با ترجمه:مدل سازی و آنالیز تنش در قوزک پای نرمال و مجموعه پروتزی قوزک پای(۲۰۱۳)

چکیده :

تعویض کامل قوزک پا (TAR) مفهومی نسبتاً جدید است که برای درمان آرتروز قوزک پا و شکستگی های قوزک پا  بیشتر متداول می باشد. به دلیل  هزینه های بالا و وجود مشکلات در مطالعات تجربی، توسعه بخشی و پیشرفت پروتزهای TAR با کندی بسیار به جلو پیش می رود. به همین علت، تکنیک های عکس برداری پزشکی از جمله CT و MR بیشتر و بیشتر مفید و مثمرثمر می شوند. روش المان محدود (FEM) تکنیکی است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد تا رفتارهای مکانیکی مواد و ساختارها را در کاربردهای مهندسی ارزیابی نماید. FEM به طور روزافزونی برای آنالیزهای بیومکانیکی (مهندسی پزشکی) استخوان های انسان، بافت ها و اندام ها استفاده می شود و به همین منظور باید از توسعه و پیشرفت ظرفیت های محاسباتی و تکنیک های عکس برداری پزشکی سپاس گذار باشیم. مدل های ۳ بعدی المان محدود برای پای انسان و قوزک پا که از ساختاربندی مجدد عکس های CT و MR به دست آمده توسط تنی چند از محققان مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، داده های هندسی (به کار رفته در مدل سازی ها) در پای پروتزی و قوزک پا از ساختاربندی مجدد و ۳ بعدی عکس های CT به دست میایند.

نرم افزار تقسیم بندی MIMICS برای ایجاد عکس های ۳ بعدی از ساختارهای استخوانی، بافت های نرم و قطعات پروتز پای نرمال و مجموعه پروتز قوزک پا استفاده می شود. به جز فضاهای مابین سطوح همجوار استخوان های انگشت پا (Phalanges) که از بین رفته اند متاتارسال ها، Cuneiforms، کیوبید (cubid)، navicular استخوان های تالوس و کالسانس (calcaneus)، بافت های نرم و قطعات پروتزی همگی به طور مستقلی برای شکل دهی پا و قوزک پا توسعه می یابند. برنامه کامپیوتری SOLIDWORKS برای تشکیل سطوح مرزی تمامی مؤلفه های سازندۀ مدل مورد استفاده قرار می گیرند و سپس مدل های جامد (solid) از این سطوح مرزی به دست میایند.

نرم افزار آنالیز المان محدود ABAQUS جهت اجرای آنالیزهای عددی تنش در این مدل ها در حالت تعادل ایستاده به کار گرفته می شود.

نحوه توزیع فشار کف پا و تنش Von Misses در قوزک پای نرمال و قوزک پای پروتزی با یکدیگر مقایسه می شوند. پیک فشار در منطقۀ چهارم متاتارسال و متاتارسال اول و استخوان تالوس افزایش میابد و در intermediate cuneiform و استخوان های کالکانئوس (calcaneus) و در مقایسه قوزک پای پروتزی و نرمال کاهش می باشد.

نحوۀ توزیع پیش بینی شده فشار در کف پا و تنش Von Misses برای پای نرمال مطابق با دیگر مدل های FE است که در این مقاله ارائه شده اند. هدف مطالعه اخیر ارائه راهکارهای جدید جهت توسعه بخشی و پیشرفت در پروتز قوزک پا است.

………………………………………………………..

دانلود مقاله انگلیسی (فایل pdf) همراه با ترجمه فارسی (فایل word)