تحلیل عددی الاستیک-پلاستیک مکانیک تماسی ایمپلنت زانو

در این پژوهش به بررسی حالت های ممکن که بواسطه آن تنش تماسی موجود درایمپلنت زانو به ناحیه مومسان وارد می شود، پرداخته شده است. ابتدا مدل های نیمه تحلیلی مکانیک تماسی که در سال های اخیر به منظور پیش بینی رفتار محدوده کشسان-مومسان و مومسان ارائه شده است، معرفی شده است. هر کدام از مدل های مکانیک تماسی با مدل المان محدود در انواع مدل خواص مکانیکی به منظور بررسی مقایسه رفتار بررسی شده است. در ادامه به منظور دستیابی به توزیع تنش تماسی موجود بر قله های سطح زبر تیبیال ایمپلنت زانو و مقدار سطح واقعی در تماس با سطح صاف صلب، الگوریتم چندقله ای-چند سطحی معرفی شده است. این الگوریتم از تئوری های مکانیک تماسی به منظور دستیابی به تنش تماسی و سطح مقطع هر قله استفاده می کند. پروفیل شکل هندسی زبری سطوح در چندین مقطع از یک ایمپلنت زانو به کمک دستگاههای اندازه گیری دقیق استخراج شده است. ایمپلنت زانوی مورد مطالعه در این پژوهش دو سال در بدن بیمار مورد استفاده قرار گرفته است. دیده شد که زبری باعث ایجاد تنش های مومسان در سطوح حتی تحت نیرویی کمتر از انتظار طراحان ایمپلنت زانو می گردد. در نتیجه در صورت نادیده گرفتن زبری های در سطوح درگیر، نیروی بحرانی برای قرار گرفتن جزء تیبیال در شرایط تغییر شکل مومسان، بسیاربزرگتر از مقدار واقعی آن برآورد می شود. بنابراین یکی از دلایل خرابی زود رس ایمپلنت زانو نادیده گرفتن این فاکتور مهم در طراحی می باشد. در قسمت دوم پژوهش به بررسی کج شدگی واروس که یکی از شایع ترین عوامل تغییر شکل مومسان در ایمپلنت های زانو می باشد، پرداخته شده است. با بررسی این تغییر شکل در ایمپلنت یک طرفه زانو دیده شد که کج شدگی واروس تا زاویه 5 درجه بر حداکثر تنش تماسی تاثیر چندانی ندارد اما با عبور از این زاویه کج شدگی حداکثر تنش تماسی به شدت افزایش می یابد. تمامی مطالعات این پژوهش در زاویه صفر درجه فلکسشن زانو بررسی شده است.