ایرج دهقان هامانی - دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف
نوید ارجمند - دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف

اهمیت ستون مهره های بدن به عنوان پیچیده ترین عضو مکانیکی آن بر کسی پوشیده نیست. سالانه میلیونها دلار در دنیا صرف درمان و هزینه های ناشی از آسیب ستون مهره ها میگردد. از اینرو، مدلهای المان محدود نقش مهمی در مطالعات بیومکانیکی ستون مهره ها دارند. در شبیه سازی یک فرایند مکانیکی در ستون مهره ها، دانستن نیروهای عضلات متصل به ستون مهره امری ضروری است که یافتن این نیروها به کمک آزمایشهای تجربی بر روی انسان، امری مخرب بوده و تخمین این نیروها نیز به کمک روشهای بهینه سازی و یا الکترومایوگرافی، از دقت کمی برخوردار است. لذا، در این پژوهش به کمک ارائه یک مدل المان محدود ناحیه کمری ستون مهره ها با هندسه جزئی برای بافتهای غیرفعال (دیسکها و مفاصل خلفی) و همچنین استخراج میزان چرخش و جابجایی مهره های ناحیه کمری ستون مهره ها (به جای تخمین نیروه ها) برای سه شخص مختلف از تصاویر پزشکی و در نهایت اعمال جابجایی ها و چرخش مهره ها به مدل به عنوان شرایط مرزی، سه حالت خم شدن به جلو برای ناحیه کمری ستون مهره ها شبیهسازی گردیده است. به طور مثال، فشار وارد بر مهره L4-L5 در حالت خم شدن 60/2 درجهای به جلو برابر با 2/4مگاپاسگال و برای چرخش 39/5 درجهای، 1 مگاپاسگال ارزیابی شده است که با اندازه گیری های آزمایشگاهی تطابق خوبی دارد.

جابجایی و چرخش مهره ها، ناحیه کمری ستون مهره ها، مدل المان محدود.