تحلیل المان محدود استخوان ران و مفصل زانو جهت بهبود طراحی پروتز زیر زانو به منظور کاهش تنش های وارد شده تحت بارگذاری فیزیولوژیکی

در این پژوهش طراحی و شبیه سازی پروتز استخوان زانو مورد بررسی قرار گرفت. مدل ارائه شده شامل استخوان ران، سر تیبیا، منیسک، عضله، سوکت و لاینر بود که ابتدا تحت بارگذاری فیزیولوژیکی قرار گرفت و بر اساس نتایج آن فرایند بهینه سازی بر روی مدل سوکت انجام گرفت. در ادامه سوکت بهینه شده و غیربهینه تحت بارگذاری مشابه و شرایط مرزی یکسانی قرار گرفتند تا اثر سوکت بهینه شده بر روی تنش و جابجایی اجزای مختلف پروتز پا مورد مطالعه قرار گیرد. نتایج نشان داد که سوکت بهینه شده، تنش معادل بر مبنای فون مایزس را در سرتاسر پا کاهش می دهد و اندازه جابجایی آن را نیز با اندکی کاهش مواجه می کند. رفتار مورد نظر اثربخشی سوکت بهینه را در جذب تنش و محافظت از سایر اندام ها نشان داد و استفاده از آن را برای کابردهای پزشکی در آینده قوت بخشید. مدل می تواند با گنجاندن وابستگی خواص مادی استخوان به چگالی بهبود یابد و در بارگذاری های سیکلی و نیروهای متفاوت مورد تحلیل قرار گیرد تا رفتار مدل ارائه شده در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

پروتز زانو ، استخوان ران ، سوکت ، بیومکانیک ، تحلیل المان محدود