طراحي و مطالعه بيومكانيكي اوّلين كيج گردني بومي سازي شده براساس تحليل هاي اجزاي محدود

Design and Biomechanical Study of the First Iranian Cervical Cage using Finite Element Analyses

با توسعه¬ي فنّاوری¬های پیش¬رفته در زمینه¬ي ایمپلنت¬های ستون فقرات، طراحی و ساخت كیج¬های گردنی برای اوّلین بار در ایران مورد توجه قرار گرفته¬است. این پروژه¬ي تحقیقاتی صنعتی برمبنای مطالعات دقیق بیومكانیكی و براساس مدل¬های عملكردی اجزاي محدود و آزمایش¬های مكانیكی مربوط به آن انجام مي¬شود. درین تحقیق، بهینه¬سازی طراحی و مطالعه¬ي بیومكانیكی تنها كیج گردنی بومی سازی شده در ایران (ساخت شركت دانش¬بنیان آتیلا ارتوپد) بررسی شد. بدین منظور، ابتدا مدل اجزاي محدود گردنی (C2-C7) تهیّه و محدوده¬ي حركتی آن با نتایج آزمایش¬هاي آزمایشگاهی صحه¬گذاری شد. سه پارامتر ابعادی به عنوان ورودی و دو پارامتر خروجی (شامل میزان تغییر شكل دندانه¬های كیج در آزمایش استاتیكی و دینامیكی، طبق استاندارد ASTM F2077 براي فرآیند بهینه سازی طراحی و استفاده شد. سپس، تغییرات مورد نیاز جهت شبیه¬سازی عمل جراحی هم¬جوشی در سطح C5-C6 با جای¬گذاری كیج گردنی انجام شد. درنهایت، نتایج مطالعه¬هاي بیومكانیكی روی محصول نهایی كیج گردنی بومی¬سازی ارائه شد. نتایج مطالعه¬هاي بیومكانیكی نشان داد كه این محصول به خوبی می¬تواند در اعمال جراحی مورد استفاده قرار گرفته و مطابق با استانداردهای نمونه-های خارجی موجود در بازار، جهت كاربرد در جراحی¬ها رقابت نماید.

To develop the advanced technologies in medical device industry, design and manufacturing of cervical cage was performed in Iran for the first time. This research-based industrial project should be accomplished based on precise biomechanical studies and mechanical tests. Hence, this study presents the optimization and biomechanical functional investigations of the first Iranian cervical cage (Manufactured by Attila Ortopaed Co.). For this purpose the intact cervical spine (C2-C7) was developed and was validated with in-vitro experiments. Three inputs (i.e. geometrical parameters of the cage) and two outputs (i.e. deformation of the teeth in static and dynamic tests) parameters were selected for optimization procedure. Furthermore, the surgery in C5-C6 level was simulated by implanting the cervical cage. Finally, the biomechanical responses were investigated. The result confirmed that the biomechanical response of cervical cage is within the standard range and can be used well in clinics for surgical procedures.