مدلسازي المان محدود تقارن محوري پروالاستيك ديسك بين مهره اي براي بررسي ‏رفتار بيومكانيكي ستون فقرات كمري

پيش بيني نحوه ارتباط انواع بارهاي مكانيكي با ضايعات ديسك بين مهره اي-كه براي شناسايي عوامل ريسك بسيار مهم است- ‏صرفاً با انجام آزمايش بر روي موجودات زنده يا بر روي نمونه هاي جسد انسان بسيار مشكل است. روش‌هاي المان محدود ‏مي‌تواند راه حل مناسبي در مطالعات ياد شده محسوب شود و رفتار بيومكانيكي دقيق تري را از ديسك حاصل كند. لذا هدف ‏اصلي اين مقاله، استخراج مدل المان محدود تقارن محوري پروالاستيك غيرخطي يك بخش حركتي ناحيه كمري ستون فقرات ‏است تا بتوان بر مبناي آن به مطالعه رفتار بيومكانيكي وابسته به زمان آن پرداخت. پس از مقايسه نتايج مدلهاي رفتاري مختلف ‏در تحليل شبه استاتيك و تشريح مدل پروالاستيك، نتايج بارگذاري هاي خزش كوتاه مدت، خزش بلند مدت و بارگذاري هاي ‏چرخه‌اي ارزيابي شده است. تطابق مناسب نتايج با يافته هاي آزمايشگاهي موجود در منابع تحقيق مبين صحت پيش بيني مدل در ‏ارايه رفتار بيومكانيكي وابسته به زمان يك بخش حركتي است. بنابراين برپايه اين مدل صحه گذاري شده، مي توان به مطالعه ‏نقش بارگذاري هاي ديناميكي مختلف به عنوان عوامل ريسك در شروع فرايند تخريب ديسك بين مهره اي پرداخت.‏

Prediction of the relationship between different types of mechanical loading and the failure of the intervertebral disc is so important to identify the risk factors which are difficult to study in vivo and in vitro. On the basis of finite element methods some of these issues may be overcome enabling more detailed assessment of the biomechanical behavior of the intervertebral disc. The objective of this paper is to develop a nonlinear axisymmetric poroelastic finite element model of lumbar motion segment and show its capability for studying the time-dependent response of disc. After comparison of the response of different models in quasi-static analysis, the poroelastic model of intervertebral disc is presented and the results of short-term, long-term creep tests and cyclic loading were investigated. The results of the poroelastic model are in agreement with experimental ones reported in the literature. Hence, this model can be used to study how different dynamic loading regimes are important as risk factors for initiation of intervertebral disc degeneration.