شبیه سازی عددی رفتار مدل واقعگرایانه ستون فقرات انسان تحت بارهای فشاری، چرخش محوری و خمش جانبی

در پژوهش حاضر یک مدل المان محدود برای بررسی رفتار بیومکانیکی ستون فقرات انسان ایجاد شده است. با توجه به کمبود مدلهای واقعگرایانه، هدف مطالعه حاضر، ایجاد مدلی از ستون فقرات مبتنی بر عکسهای پرتونگاری رایانه ای به کمک نرم افزار میمیکس نسخه ۱۷ میباشد. همچنین با توجه به وجود گستره وسیعی از بارگذاریها، جهت دستیابی به نتایج قابل اعتماد، نیاز به مقادیر بهینه سازی شده میباشد. لذا بارگذاریهای نزدیک به واقعیت بر روی مدل اعمال شده است. مدل المان محدود غیرخطی ستون فقرات شامل پنج مهره و پنچ دیسک و تمامی رباطها تحت شرایط بارگذاری استاتیک توسط نرم افزار انسیس-آباکوس ۱۶ شبیه سازی شده است. نتایج کار حاضر با نتایج حاصل از دو مدل المان محدود و معدود نتایج تجربی در دسترس مقایسه شده است. این نتایج در مجموع شش حالت چرخش میان مهره ای، فشار میان دیسکی و نیروی تماسی میان مهره ای در حالتهای ترکیبی چرخش محوری و خمش جانبی با بارگذاری فشاری را در بر می گیرد. به عنوان نتیجه مقادیر نیروهای فشاری میان دیسکی، چرخش میان مهره ای و نیروهای تماسی میان مهره ای تحت شرایط مختلف بارگذاری گزارش شده اند. بررسی نتایج این مطالعه تایید مینماید که حالات بارگذاری ترکیبی بهینه در خمش جانبی و چرخش محوری منجر به پیش بینی مقادیر فشار میان دیسکی نزدیک به اندازه گیریهای تجربی میگردد. علاوه بر این، گشتاور و نیروهای به کار گرفته شده برای چرخش میان مهره ای نیز مقادیر نزدیک به اندازه گیریهای درون بدن انسان، به خصوص برای چرخش محوری و خمش جانبی را دارا میباشد.

کلیدواژه ها:

Lumbar Spine ، Axial Rotation ، Lateral Bending ، finite element method ، ستون فقرات انسان ، چرخش محوری ، خمش جانبی ، روش المان محدود