آنالیز مودال استخوان ران

یکی از شکستگی‌های شایع در اسکلت بدن، شکستگی استخوان ران است که به انواع گوناگون تقسیم می‌شود. یکی از دلایل مهم شکستگی، طول زیاد آن به عنوان بلندترین استخوان بدن انسان است که البته از آنجا که استخوان ران پا، یکی از اصلی‌ترین اعضا در تحمل نیروی وزن بدن است بنابر‌این سلامت آن برای ادامه زندگی انسان از اهمیتی بالایی برخوردار است. یکی از شکستگی‌هایی که در این استخوان رخ می‌دهد مربوط به شکستگی‌های ایجاد شده توسط واردآمدن ضربه‌های شدید به علت پرت‌شدگی، حوادث رانندگی و موارد مشابه دیگر به استخوان ران است. مورد دیگری که می‌توان به آن اشاره کرد، شکست در ناحیه گردن ران است که اغلب در افراد مسن اتفاق می‌افتد که دلیل آن نیز کاهش شدید تراکم استخوان، بعد از سنین میان‌سالی است. در دنیای امروز با توجه به افزایش میانگین طول عمر و کم‌تحرکی در سنین مختلف که از افزایش امکانات رفاهی سرچشمه می‌گیرد، که هر دو از دلایل کاهش تراکم استخوان می‌باشند، این پدیده با سرعت چشمگیری رو به افزایش است. برای هر یک از این نوع شکستگی‌ها درمان خاصی پیشنهاد می‌شود که اغلب توط روش‌های تجربی بدست آمده است زیرا که پیچیدگی هندسی و خواص ناهمسانگرد این استخوان، تحقیقات را در این زمینه با مشکلات زیادی مواجه کرده است. قابل‌قبول‌ترین روش موجود درتحلیل قطعات بیومکانیکی، تحلیل به روش اجزای محدوداست.

در این پروژه بخش میانی استخوان ران در نرم‌‌افزار ANSYS شبیه سازی شده و بار بحرانی کمانش برای حالت هموژن و غیرهموژن بررسی شده است.

کلمات کلیدی:انسیس ورکبنچ، تحلیل مودال، استخوان ران، شکستگی استخوان

ANSYS Workbench, Modal ,ANSYS Mechanical, Femur

تحلیل حرارتی تاثیر بسته‌های PCM بر توزیع حرارت بدن انسان

مواد PCM (Phase Change Material) موادی هستند که طی تغییر فاز از جامد به مایع، انرژی حرارتی زیادی را جذب می‌کنند. از کاربردهای این مواد می‌توان به صنایع پوشاک، سیستم‌های تهویه، عایق‌های ساختمانی، صنایع الکترونیک و بسیاری موارد دیگر اشاره کرد. آنچه در این پروژه مدنظر قرار گرفته است استفاده از این مواد جهت محافظت حرارتی بدن انسان نسبت به تغییرات شدید دما و در نتیجه ثابت نگه داشتن دمای بدن می‌باشد.

کلمات کلیدی:
مواد تغییر فاز دهنده

ANSYS Workbench Mechanical، PCM(Phase Change Material)، Human Body

تحلیل ایمپلنت دندان

ایمپلنت‌های متداول به صورت پیچی در داخل استخوان فک قرار می‌گیرند. در این حالت نیروهای وارده به دندان در اثر عمل جویدن مستقیما به استخوان فک منتقل می‌گردد و به تدریج با خرد شدن آن ناحیه از استخوان، این اتصال لق می‌شود. جهت مهار این ضربات که در دندان طبیعی توسط ماده‌‎ ضربه‌گیر اطراف ریشه‌ دندان انجام می‌شود، یک ماده‌ با رفتار ویسکوالاستیک در داخل پیچ ایمپلنت مدل‌سازی شده و  تنش‌ها و جابه‌جایی ایجاد شده در فرایند نصب ایمپلنت مورد بررسی قرار گرفته است.

کلمات کلیدی:
تحلیل استاتیک، ایمپلنت دندان، مواد ویسکو‌الاستیک

ANSYS Workbench Mechanical, Static Structural, Implant, Viscoelastic

تحلیل تعامل استخوان لگن (فمور) و پروتز هیپ (Interaction between Femur and Hip Implant)

شکست مجاور پروتز (Periprosthetic Fracture) یکی از مشکلات نسبتا شایع ولی پیچیده در جراحی جایگزینی مفصل لگن (THA) است. اخیرا مراکز زیادی در سطح دنیا در مورد افزایش تعداد این نوع شکست هشدار داده‌اند. عوامل زیادی در شکست مجاور پروتز موثر هستند که در این میان عوامل مربوط به نوع پروتزها اهمیت بسزایی دارند.

در این تحلیل، ابتدا با استفاده از پردازش تصاویر سی‌تی‌اسکن (CT scan)، خواص ناهمگن استخوان از جمله چگالی، مدول الاستیسیته و ... بدست آمده است. مدل سه بعدی پروتز نیز با استفاده از دستگاه CMM بدست آمده است. سپس با انجام شبیه‌سازی در محیط نرم‌افزار ANSYS، تنش در نقاط مختلف استخوان بدست آمده و محل(های) شکست و الگوی آن‌ها تعیین شده است.

کلمات کلیدی:
تحلیل شکست مجاور پروتز، شکست استخوان، سی‌تی‌اسکن

ANSYS Workbench Mechanical، Femur، Periprosthetic Fracture

تحليل سازه­ای استخوان لگن (فمور) در هنگام جراحی و جازنی پروتز و پس از آن

شیوه جازنی پروتز در استخوان لگن اهمیت ویژه‌ای برای بیماران دارد. در صورتی که روش جازنی و قطر سوراخ ایجاد شده به دقت پیش‌بینی نشود، ممکن است استخوان در حین عمل جراحی بشکند. همچنین در بیمارانی که دچار پوکی استخوان هستند می‌بایست پروتز را به شیوه‌های دیگری (مانند استفاده از سیمان مخصوص) در استخوان قرار داد.

هدف از این طرح پژوهشی، اصلاح روش جراحی و جازنی پروتز استخوان لگن و در نهایت کاهش شکستگی ناشی از پوکی استخوان است. در این پروژه، چند نمونه طبیعی استخوان تحت بارگذاری‌های مختلف قرار گرفته و استحکام شکست و کرنش نقاط مختلف بدست آمده است. سپس با استفاده از پردازش تصاویر سی‌تی‌اسکن(CT scan) چگالی و سایر خواص استخوان در نواحی مختلف تعیین شده است. روش‌های مختلف جازنی و تنش‌های ایجاد شده در هنگام بارگذاری‌های طبیعی توسط نرم‌افزار ANSYS مورد تحلیل قرار گرفته و با داده‌‍‌های آزمایشگاهی مقایسه گردیده است.

کلمات کلیدی:
تحلیل جازنی پروتز استخوان لگن

Femur, Prosthesis, ANSYS Workbench Mechanical