بهينه‌سازي پارامترهاي مؤثر بر كاهش دما و شار حرارتي محل سوراخ‌كاري استخوان كورتيكال وترابكولار فمور بر اساس تئوري انتقال حرارت معكوس

در جراحي‌هاي ارتوپدي فرآيند سوراخ­كاري به‌منظور ثابت سازي داخلي محل شكستگي به كار مي‌رود. درنتيجه سوراخ­كاري استخوان اگر دما از حد مجاز 47 درجه سانتي گراد فراتر رود، منجر به تغيير ماهيت آلكالين فسفاتاز استخوان، وقوع پديده‌ي نكروز حرارتي، عدم ثابت سازي و جوش­خوردگي نادرست استخوان مي‌شود. به‌منظور بررسي پارامتر­هاي مؤثر بر اين فرآيند در پژوهش حاضر پس از مدل‌سازي هندسي استخوان فمور در نرم‌افزار Mimics، به تخصيص جنس استخوان بر اساس مدل جانسون-كوك و شبيه‌سازي عددي فرآيند سوراخ‌كاري و براده برداري مايل استخوان كورتيكال و ترابكولار پرداخته شده است. فرآيند سوراخ‌كاري در دو حالت معمولي و سرعت‌بالا بر اساس تئوري انتقال حرارت معكوس به كمك نرم‌افزار DEFORM-3D انجام شد. نتايج حاصل از شبيه‌سازي عددي پس از صحت سنجي با نتايج تجربي نشان داد كه ضمن توانمندي اين تئوري در تخمين دما و شار حرارتي توليدي، وقوع پديده نكروز در هر دو فرآيند حتمي است. دماي محل سوراخ‌كاري استخوان ترابكولار نسبت به استخوان كورتيكال در تمامي بازه‌هاي سرعت و نرخ‌هاي پيشروي بيشتر است و همچنين نيروي محوري كمتري را متحمل مي‌شود. نقطه بهينه كه منجر به حصول حداقل دما در سوراخ‌كاري معمولي استخوان ترابكولار و كورتيكال مي‌شود مربوط به نرخ پيشروي mm/min150 و سرعت دوراني rpm2000 است. اين نقطه بهينه در سوراخ‌كاري سرعت‌بالاي استخوان ترابكولار و كورتيكال در نرخ پيشروي mm/min150 و به ترتيب سرعت دوراني rpm4000 و rpm7000 به دست مي‌آيد.