بهینه سازی توزیع بار در محل اتصال استخوان و مفصل مصنوعی با تخلخل سطحی یک بررسی میکرومکانیکی به روش اجزاء محدود

ایجاد لقی و جدایش درمحل اتصال استخوان مفصل مصنوعی تابع عوامل فیزیولوژیکی و مکانیکی زیادی است. از جمله آنها می توان به پدیده نوسازی استخوان، تمرکز تنش های مکانیکی وتغییرات در مسیر انتقال تنش و بار اشاره نمود. به علت اینکه یکی از عوامل مهم از کارافتادگی مفاصل مصنوعی عیوب در فصل مشترک می باشد، این مطالعه بر روی رفتار میکرومکانیکی فصل مشترک متمرکز شده است. با استفاده از مدل دو بعدی اجزاء محدود و اعمال نیروهای فشاری، کششی و برشی خالص به استخوان و یا چسب cement نسبت تنش ایجاد شده در فصل مشترک به تنش اعمالی، بررسی شده است. توزیع تنش به صورت تابعی از درصد تخلخل، زاویه تماس bead به سطح و اندازه آن برای دو حالت کلی اتصال با چسب و بدون چسب مورد مطالعه قرار گرفته است. در کلیه زوایای تماس، با کاهش درصد تخلخل توزیع تنش یکنواخت تر می گردد، همچنین حداکثر تنش در استخوان و چسب کاهش پیدا می کد. در بارگذاری فشاری و برشی در یک درصد تخلخل ثابت، با افزایش زاویه تماس، توزیع تنش در استخوان و یا چسب یکنواخت تر و حداکثر تنش کمترمی شود، اما در بارگذاری کششی، با کاهش زاویه تماس، توزیع تنش در استخوان یکنواخت تر می گردد. اثر تغییر شکل مقطع bead با قطر بزرگتر در راستای شعاعی استخوان، در حالت بدون چسب بهبود توزیع تنش در هرنوع بارگذاری است، اما در حالت با چسب روند تغییرات حداکثر تنش در حالت بارگذاری فشاری و برشی با یکدیگر متفاوت می باشد. اثرتغییر جنس پوشش پروتز درنوع بدون چسب نامحسوب می باشد، اما در نوع چسبی با کاهش مدول الاستیسیته پوشش، توزیع تنوش یکنواخت تر و حداکثر تنش کمتر می شود.

Keywords:

مفصل مصنوعی , تخلخل سطحی , استخوان , چسب , روش اجزاء محدود