tsta

Home / سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران

طراحی و تحلیل المان محدود ایمپلنت ماژولار شخصی‌سازی‌شده مفصل ران مبتنی بر تصاویر CT : تمرکز بر عملکرد اتصال مخروطی تحت بارهای عملکردی

Authors :

کبری پیرمحمدی¹ رسول عابدی² سعد رئیسی³

1- دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)، تهران، ایران 2- دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)، تهران، ایران 3- بیمارستان شهدای تجریش،تهران،ایران

Keywords :

Finite element analysis،Hip replacement،Modular implant،Patient-specific implant،Taper junction،Total hip arthroplasty

Abstract :

در این پژوهش، یک ایمپلنت ماژولار شخصی‌سازی‌شده مفصل ران بر اساس تصاویر DICOM یک بیمار واقعی طراحی و با روش تحلیل المان محدود ارزیابی شد. مدل شامل پنج جزء اصلی (کاپ فلزی، لاینر پلیمری، سر، گردن و ساقه) بوده و از اتصال مخروطی برای بهبود مونتاژ و امکان تعویض مجزای اجزا استفاده شد. هندسه و ابعاد بر مبنای داده‌های آناتومیک بیمار و اصول بیومکانیکی تعیین گردید. شبیه‌سازی‌های استاتیک تحت چهار سناریوی بارگذاری شامل راه‌رفتن، دویدن، برخاستن و نشستن انجام شد. نتایج نشان داد بیشینه تنش فون‌مایزز در حالت دویدن برابر MPa 704 و متمرکز در اتصال مخروطی گردن_ساقه است. در مقابل، مقادیر بیشینه تنش در حالات راه‌رفتن (MPa 354) برخاستن ( MPa212)و نشستن (MPa 227) همگی ضریب ایمنی بیش از 2 را تأمین می‌کنند. بیشینه جابه‌جایی کل mm 0.497 در دویدن مشاهده شد، در حالی‌که جابه‌جایی ساقه و سایر اجزا ناچیز بوده و پایداری مطلوب اتصال مخروطی را تأیید می‌کند. در مجموع، طراحی حاضر عملکردی ایمن و کارآمد در فعالیت‌های روزمره نشان می‌دهد. با این حال، تمرکز تنش مشاهده‌شده در حالت دویدن به‌ عنوان یک نقطه بحرانی طراحی مطرح است و لزوم بهینه‌سازی هندسی برای کاهش تمرکز تنش و افزایش دوام خستگی در نسل‌های آینده ایمپلنت را برجسته می‌سازد.