بافت هیل پد به همراه تاندون و مفاصل از بافت های نرم کلاژنی در بدن هستند که در کارکردهای مختلف فیزیولوژیک مانند راه رفتن وظیفه حمل بار بر عهده آنها است. اما طراحی و ساختار آنها دارای اصول میکرومکانیکی کاملا متفاوتی است. پس از معرفی آناتومی و ریزساختارهای بافت هیل پد، عملکرد این بافت تحت عنوان مکانیک هیل پد به طور مفصل شرح داده شده است در انتها نمونه هایی از مطالعات محققان در زمینه بررسی مکانیک بافت هیل پد در افراد سالم و تغییرات خواص مکانیکی این بافت در بروز برخی بیماری ها نظیر دیابت به طور مختصر آمده است.

بافتهای زنده در محیطهای تحت تنش زندگی می کنند و می توان گفت هنگامی که این بافتها تحت بار نیستند نیز دارای تنش می باشند. به این تنش مانده در بافت تنش پسماند(residual stress) و به کرنش ناشی از آن کرنش پسماند گفته می شود.هدف از این تحقیق مطالعه بر روی میزان تنش های پسماند موجود در دیسک بین مهره ای (intervertebral disc) می باشد.جهت دستیابی به این هدف دیسک بین مهره ای موجود در ناحیه دم گاو مورد مطالعه قرار گرفت. اندازه گیری تنشهای پسماند به صورت مستقیم مشکل است، زیرا این نوع تنشها به بارگذاری وابسته نمی باشند. لذا در این تحقیق، ابتدا با ایجاد برش تا عمق بافت تنش های مانده در بافت آزاد گشت، سپس میزان باز شدگی ناشی از آزاد سازی تنش پسماند به عنوان ورودی محاسبات جهت تحلیل تنش در بافت مذکور در نظر گرفته شد. دیسک بین مهره ای به عنوان ماده ای با رفتار هایپر الاستیک (hyperelastic) با تابع انرژی پتانسیل به فرم نیوهوکین (neo hookian) مدل شد و برای شبیه سازی واقعی تر، شرایط مرکب بودن ماده که در لایه های بیرونی فیبرهای الاستیک وجود دارد، در مدل در نظر گرفته شد.برای مدلسازی از مدل سه بعدی دیسک بین مهره ای استفاده گشت و روش حل اجزاء محدود (fe) در نرم افزارver 6.3-1 abaqus، در تحلیلها مورد بهره برداری قرار گرفت.در پایان کانتورهای تنش ون میسز و مولفه های دیگر تنش برای نشان دادن توزیع این تنشها در دیسک بین مهره ای آورده شده است.

پوکی استخوان یک بیماری شایع متابولیک استخوان است که افراد مبتلا به آن به شدت در معرض خطر انواع شکستگی قرار می گیرند، هدف اصلی در تمامی روش های نوین تشخیص این بیماری، تعیین یک پارامتر کمی در استخوان برای توصیف میزان در خطر شکستگی بودن آن است. در حال حاضر روش های مورد استفاده برای این منظور، روش های اندازه گیری دانسیته استخوان هستند و عموما دانسیته به عنوان تنها عامل تعیین کننده برای تشخیص میزان پیشرفت بیماری پوکی استخوان در نظر گرفه می شود. اگر چه دانسیته استخوان ارتباط مستقیمی با استحکام آن داشته و در نتیجه می تواند میزان ریسک شکستگی را تا حد زیادی پیش بینی کند، تحقیقات زیادی نیز انجام شده که نشان می دهد دانسیته استخوان به تنهایی برای توصیف خواص استخوان اسفنجی کافی نیست و بررسی هندسه و ریخت شناسی، بافت استخوان هم اثر مهمی در تعیین خواص و حتی تشخیص پوکی استخوان دارد. یکی از روش های ریخت شناسی، بررسی هندسه فرکتال ها در تیغه های استخوانی است. در این پروژه، با استفاده از عکس رادیولوژی از ناحیه لگن و انجام مراحل پردازش تصویر بر روی این تصاویر، به تحلیل کمی هندسه فرکتالی در ساختار تیغه های استخوانی پرداخته شده و سپس، با اندازه گیری تراکم استخوان، ارتباط احتمالی این دو مورد بررسی قرار گرفته است.

پس از جایگذاری پلیت داخلی در بدن، تنش اعمالی بر روی استخوان قرار گرفته در مجاورت پلیت بدلیل سهیم شدن پلیت در باربرداری کاهش یافته و نتیجتاً بافت اطراف آن دچار پدیده نوسازی (پوکی) می گردد. منتها در عمل پلیت داخلی عموما برای مدت زمان طولانی در داخل بدن باقی نمی ماند و پس از بهبود موضع تحت درمان از بدن خارج می شود و استخوان دستخوش تحولات عمده نوسازی در این بازه زمانی نمی گردد. ولی در مواردی که جراحی مجدد با سختی یا عوارض جانبی همراه است بهتر است پلیت در داخل بدن دست نخورده باقی بماند که این عمل در طول زمان باعث لقی پلیت و کاهش دانسیته خواهد شد. از این روی بررسی طراحی بهینه پلیت به منظور کاهش میزان پوکی استخوان مجاور از اهمیت وی‍‍‍‍‍‍ژه ای برخوردار است که در واقع هدف اصلی این پروژه می باشد. همچنین بررسی نحوه توزیع تنش در پلیت داخلی و استخوان از اصول این طراحی بشمار می رود. پروژه کارشناسی ارشد حاضر با موضوع "طراحی بهینه پلیت داخلی " با هدف کمینه نمودن میزان نوسازی استخوان (بویژه کاهش پوکی استخوان) پس از جایگذاری پلیت داخلی می باشد. این پدیده به عنوان یک مساله مهم و کاربردی دربیومکانیک ارتوپدی مطرح است.

پس از کاشت ایمپلنت در استخوان ران، مقادیر دانسیته انرژی کرنشی در نقاط مختلف استخوان کمتر از حالت اولیه می گردد. این امر بدان دلیل است که بخشی از بار اعمال شده بروی استخوان را، ایمپلنت تحمل می نماید. زمانی که بار قرار گرفته بروی بخشی از استخوان به مقدار مشخصی کاهش(یا افزایش) یابد، استخوان در آن ناحیه دچار پدیده بازسازی می گردد. در هنگام کاهش بار، پدیده بازسازی با کاهش تراکم استخوانی همراه می باشد و این کاهش تراکم باعث لق شدن ایمپلنت و نتیجتا بوجود آمدن جابجایی های کوچک در ناحیه لقی می گردد. جابجایی های بوجود آمده ایجاد بافت فیبرز را نتیجه می دهد که بافت فیبرز بوجود آمده ضریب اصطکاک بین سطوح را کاهش داده و خود باعث افزایش جابجایی ها می گردد. طراحی بهینه ایمپلنت با هدف کمینه نمودن میزان بازسازی استخوان نقش بسیار مهم و کلیدی در جلوگیری از این بیماری دارد. بررسی نحوه توزیع تنش در ساختار ایمپلنت و استخوان از اصول این طراحی بشمار می رود. پروژه کارشناسی ارشد حاضر با موضوع "طراحی بهینه پایه ایمپلنت " با هدف کمینه نمودن میزان بازسازی استخوان پس از کاشت ایمپلنت می باشد. این پدیده به عنوان یک مساله مهم و کاربردی دربیومکانیک ارتوپدی مطرح است.