تعیین خواص ساختاری هایپرویسکوالاستیک ماده UHMWPE بکار رفته درپروتز پرودیسکبا استفاده از روش کوپل المان محدود-بهینه سازی بر مبنای مدل نئوهوک

یکی از مشکلات اساسی در ایمپلنت دیسک گردن، سایش ناشی ازقرار گرفتن سطوح بر روی همدیگر و انتخاب ماده مناسب می باشد که منجر به کاهش طول عمر پروتز و در نتیجه خروج زود هنگام ایمپلنت از بدن بیمار می شود. هدف از این تحقیق تعیین خواص ساختاری پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) با استفاده از روش کویل المان محدود و الگوریتم بهینه سازی وهمچنین تحلیل و ارزیایی تنش فون مایسز در پروتز پرودیسک همراه با خواص مکانیکی حاصل، شامل خواص هایپرالاستیک و ویسکوالاستیک است. یک مدل دو بعدی المان محدود از ماده UHMWPE با خواص مکانیکی ویسکوالاستیک و هایپرالاستیک در نرم افزار اباکوس تعیین و مورد شبیه سازی و تحلیل قرار می گیرد. خواص مکانیکی مدل در طی یک فرایند بهینه سازی به روش الگوریتم بهینه سازی تبرید با هدف ایجاد انطباق بین نمودارهای آسودگی تنش حاصل از هر مرحله شبیه سازی و تست های آزمایشگاهی، استخراج می شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که رفتارهای بهینه به دست آمده از طریق آلمان محدود بر مبنای مدل مدل نئوهوک تشابه زیادی از نظر انطباق با نتایج آزمایش های آسودگی تنش دارند. سپس پارامترهای خواص مواد بدست آمده در ساختار یک مدل سه بعدی از پروتز پرودیسک بهمنظور ارزیابی توزیع تنش فون مایسز تحت بار فشاری ۷۳/۶ نیوتن بکار گرفته می شود. حداکثر مقدار تنش در پروتز با در نظر گرفتن خواص هایپرویسکوالاستیک مدل نئوهوک برای کروم کبالت برابر با ۵۱۶MPa و برای تیتانیوم ۴۲MPa و پلیمر ۷۱۴MPa است. مشخص شده است که در مقایسه با مدل الاستیک پروتز افزایش یافته است.

Keywords:

UHMWPE , بهینه سازی , المان محدود , هایپرویسکوالاستیک , پروتز پرودیسک , مدل نئوهوک