تحليل بيومكانيكي توزيع تنش در ايمپلنت هاي غيرفيوژني مورد استفاده در ستون فقرات به روش المان محدود

Biomechanical analysis of the stress distribution used in spinal non-fusion implants by finite element method

تخريب ديسك، فرآيند طبيعي است كه با افزايش سن رخ مي دهد و موجب تغييرات در شكل ظاهري و ساختار شيميايي ديسك شده و كمردردهاي مزمن را به دنبال دارد. روش هاي درمان ديسك تخريب شده شامل دو گروه غير جراحي و جراحي است. روش جراحي در تخريب هاي شديد استفاده مي‌شود و ايمپلنت‌هاي ستون فقرات جايگزين ديسك بين مهره‌اي مي‌شود. ايمپلنت ها به دو گروه: فيوژن و بدون فيوژن تقسيم مي‌شوند. ايمپلنت هاي بدون فيوژن، امكان حركت به مهره ها را مي دهند بنابراين به فيزيولوژي طبيعي بدن نزديك‌تر هستند. هدف اصلي اين تحقيق تحليل بيومكانيكي ايمپلنت‌هاي بدون فيوژن با روش المان محدود است. جهت مدل‌سازي هندسي، از مدل واقعي مهره ها و ديسك هاي بين مهره‌اي استفاده‌شده است. تصاوير با روش سي‌تي‌اسكن از مهره هاي كمري L4 و L5 يك بيمار با مشكل تخريب ديسك اين ناحيه تهيه‌شده است. مدل نهايي در شرايط بارگذاري استاتيكي مورد تحليل قرارگرفته و درنهايت نتايج اين تحليل با محوريت توزيع تنش فون‌مايسز و توزيع جابجايي در سطح اجزاي ايمپلنت و مهره‌ ستون فقرات به‌دست‌آمده است. نتايج نشان مي دهد كه توزيع تنش در سطح قسمت مياني ايمپلنت به‌صورت يكنواخت توزيع نشده است و در لبه‌هاي اتصال قسمت فوقاني و مياني افزايش‌يافته كه اين امر مي‌تواند با تغيير جزئي ساختار هندسي ايمپلنت اصلاح گردد زيرا توزيع نامتوازن و غير گسترده در بخش مياني مي‌تواند باعث خوردگي قسمت مياني ايمپلنت شود، بنابراين بر اساس اين تحليل و بررسي منابع پيشنهاد مي‌شود كه تفاوت اندازه قطر بين ناحيه محدب و مقعر مي‌تواند نقش مؤثري در نحوه توزيع تنش ايجاد كند.

Implants are foreign bodies which inside the human body to different purposes used. For example, screws or plates that surgeons to immobilize the Broken fragments of bone of the bone utilize or generally or foreign objects placed inside the body implant say. Overall implants that for spine and in most cases to disk replace lost, in order to treatment process used and divided into two categories as they briefly mentioned below: 1. Fusion implants 2. Non-fusion implants The use of any of the above methods appropriate to the type of complication and expansion it in the vertebrae of the spine will be” but the main objective of this study was to analyze the biomechanical an example implants non-fusion aided computer by FEM method has been limited So the geometric model of this implants with spinal in the software - design aided of computer was created and then to a kind of static loading conditions intended analyzed, And finally the results of this analysis with a focus on stress distribution von mises, removable distribution at the component level of the implants and Spine, respectively. The results showed that the stress distribution in the middle of the implants distributed unevenly and in the edges connecting of the upper and middle risen that it would be with modifying the geometry of the implants be corrected because the unevenly distribution and non-wide in the middle section can be removable and disturb middle section of the implant and in the central section of stress be. Therefore based on this analyze and investigate bring reference that different of the diameter size among area of the and can be infect role in the distribution of stress creating, and other hand investigate moving amount in the artificial disk and match it with the naturally disk can play an important role in improving of the design and performance of the artificial disk.