بررسی محاسباتی و آزمایشگاهی ساختار متخلخل گرادیانی بر پایه سلول کلوین برای کاربردهای ارتوپدی

امروزه طراحی ساختارهای متخلخل برای کاربرد در ایمپلنت های ارتوپدی بسیار مورد توجه است، به دلیل اینکه تخلخل آنهاباعث کاهش خواص مکانیکی ساختار و نزدیک شدن مدول الاستیک آن به استخوان میشود و همچنین امکان رشد استخوان به داخل تخلخل های ایمپلنت را فراهم میکند. رفتار مکانیکی ساختارهای متخلخل بسیار به توپولوژی سلول وابسته است که شامل شکل سلول، اندازه سلول، درصد تخلخل و اندازه تخلخل است. در این مطالعه، سلول کلوین با درصد و اندازه تخلخل مطلوب برای رشد سلول ترتیبهای استخوانی که به 60 تا 85درصد و 200 تا 800 میکرومتر هستند، انتخاب شده است. پس از آن سلولها با ابعاد مختلف در کنار هم به صورت شعاعی برای ایجاد ساختارگرادیانی قرار داده شدند. سپس با اعمال بارگذاری در محدوده فیزیولوژیک بر روی ساختارهای پیشنهادی، به روش آنالیز اجزاء محدود مدول الاستیک ساختارهای یکنواخت و گرادیانی محاسبه شدند. مدول الاستیک ساختار گرادیانی 7/05 گیگاپاسکال گزارش شد که در محدوده مدول الاستیک مناسب برای رشد سلولهای استخوانی که تا از 20 0/5 گیگاپاسکال متغیر میباشد، است. سپس برای اعتبارسنجی نتایج اجزاءمحدود ساختار گرادیانی، این ساختار با روش پرینت سه بعدی (SLM) و از جنس فلز استیل ساخته شد و در ادامه تست فشار بر روی آن انجام گرفت.

کلیدواژه ها:

ایمپلنت های ارتوپدی ، روش اجزاءمحدود ، ساختار گرادیانی ، سلول کلوین ، مدول الاستیک.