ترجمه اعتبار سنجی استخوان درشت نی با سی تی اسکن

توضیحات

عنوان فارسی: اعتبار سنجی مکانیکی مدل سه بعدی کامل استخوان درشت نی با استفاده از سی تی اسکن

عنوان انگلیسی:

Mechanical Validation of Perfect Tibia 3D Model Using Computed Tomography Scan

چکیده

در این مقاله، تنش‌های فون میسز و سختی‌ها توسط آزمایشات بر روی استخوان درشت نی جسد انسان اندازه گیری شده است و کامپوزیت آن‌ها با نتایج پیش بینی شده از مدل المان محدود همان استخوان مقایسه شده است. هدف اصلی این مقاله مدلسازی هندسی دقیق استخوان درشت نی ازجمله استخوان کورتیکال و اسفنجی با استفاده از سی تی اسکن استخوان انسان و اعتبارسنجی مکانیکی مدل است. مدل بدست آمده در این پژوهش ابزاری مناسب برای شرایط آزمایش شبیه سازی مکانیکی ایجاد می کند.

کلمات کلیدی: استخوان درشت نی انسان، المان محدود، مدل سه بعدی، اعتبارسنجی مکانیکی.

مقدمه

استخوان درشت نی بیشترین آمار شکستگی استخوان را دارد. صدمات به انسان عمدتا توسط برخورد یک خودرو و عابر پیاده ایجاد می‌شوند. که منجر به شکستگی استخوان های دارای طول بلند، صدمات به زانو و مچ پا می‌شود. مکانیزم های آسیب مختلفی می تواند در استخوان های بلند دیده شود. گشتاور پیچشی و خمشی به عنوان عوامل مهم و مؤثر تلقی می‌شوند [1]. در سه دهه گذشته تاثیر بیومکانیک در برخورد خودرو با عابر پیاده به طور گسترده  مطالعه شده است. هدف این مطالعات تشخیص مکانیسم‌های صدمه بر اندام انسان، واکنش اندام های تحتانی به بارهای مکانیکی و بدست آوردن اطلاعات درمورد استحکام بافت‌‌های استخوان‌ انسان‌های مختلف بوده است [2]. دانشمندان تحقیقات زیادی روی رفتار مکانیکی و استحکام استخوان درشت نی نموده اند. نرم افزار مکانیکی برای انجام تست‌های بیومکانیکی و استفاده از نتایج ارتوپدی برای طراحی دستگاه های مهندسی پزشکی بسیار مفید است. مطالعات زیادی بر روی مدل های المان محدود استخوان درشت نی انسان صورت گرفته است [3-6]. برخی از آنها همخوانی آزمایش ها را گزارش می‌دهند اما هیچکدام از آنها گزارشی از اعتبارسنجی جامع و کمی مدل و تایید نتایج المان محدود در برابر نتایج تجربی را نمی دهند.

اسنخوان درشت نی مشخصات هندسی و ساختار پیچیده ای دارد. بنابراین بدست آوردن مدل کامپیوتری قابل اعتماد استخوان مشکل اصلی تحقیقات مدل محور بوده است. از این رو بسیاری از تحقیقات با در نظر گرفتن آن به عنوان یک سیلندر تک ماده ای و صرف نظر از ساختار اسفنجی استخوان،  آن را ساده کرده اند. تعریف جنس استخوان در نرم افزار در نتایج رفتار بیومکانیکی بسیار مهم است [7].

مدل سه بعدی استخوان درشت نی پیشین، توسط هندسه واقعی استخوان طراحی شده است. این مدل با بکارگیری عکس های اسکن ران چپ انسان و با صرف نظر کردن از استخوان اسفنجی و مغز استخوان بدست آمده است [8]. در پزوهشی دیگر، نوع شکست در شافت استخوان درشت نی که زیر ضربه های پیچشی و متقاطع است با استفاده از مدل پوسته ای که از تاثیرات اسفنجی صرف نظر شده، بررسی شده است [9].

پیچش مکانیکی و پاسخ خمش استخوان درشت نی مردار با نوع کامپوزیت آن مقایسه شده‌اند [10]. نتایج این مقاله تفاوت‌های چشمگیری را نشان می‌دهد. به این معنا که استخوان های کامپوزیت برای برخی آزمایشات مکانیکی ممکن است قابل اعتماد نباشند.

هدف پژوهش پیش رو توضیح روند مدل سازی استخوان درشت نی ران سمت راست انسان  است که از سی تی اسکن استفاده شده است. نتایج خمش و پیچش آن با شرایط پژوهش قبلی بدست آمده است [10]. این کار با استفاده از نرم افزار های Mimics 10.01، Solid Works 2012 و Abaqus 6.11-1 صورت گرفته است.

روش مدلسازی

فرآیند مدلسازی شامل چند مرحله اصلی است(شکل 1). مدلسازی با بکارگیری سی تی اسکن آغاز می‌شود. سی تی اسکن یک مرد 32 ساله متوسط بدون مشکل استخوان بندی استفاده شده است. عکس‌ها به نرم افزار Mimic 10.01 وارد می گردد و در این نرم افزار استخوان درشت نی از استخوان نازک نی، استخوان ران و ماهیچه های مجاور جدا می شود. نرم افزار سختی و نرمی مواد را از چگالی آن‌ها تشخیص می دهد و آن ها را با جداسازی کنتراست رنگ نشان می دهد. بعد از ایجاد تغییرات لازم، مدل به عنوان یک فایل متنی از نقاط استخراج می شود

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا از گزینه افزودن به سبد خرید استفاده فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.