تعیین مقاومت و الگوهای واماندگی بخش فوقانی استخوان فمور به کمک روش تلفیقی برش نگاری کامپیوتری کمی و المان محدود

افزایش آمار سالانه شکست استخوان ران به ویژه در بیماران مبتلا به پوکی استخوان و پیامدهای آن در سال های اخیر موجب شده است که مطالعات زیادی در جهت شناخت عوامل منجر به آن و پیشگیری از این پدیده صورت گیرد. در این میان از تکنیک هایی مانند جذب سنجی دوگانه اشعه ایکس (dexa) و برش نگاری کامپیوتری (ct) جهت پیش بینی مقاومت استخوان استفاده گردیده است؛ اما این روش ها عموما در پیش بینی کمی ریسک شکست از دقت کافی برخوردار نمی باشند. از این رو استفاده از روش های کمی غیر تهاجمی ارزیابی مقاومت استخوان می تواند نقش موثری در پیش بینی مقدار و جهت بار منجر به واماندگی در استخوان ران ایفا کند. در مطالعه ی حاضر از روش المان محدود مبتنی بر داده های برش نگاری کمی جهت ارزیابی مقاومت استخوان ران انسان و یافتن الگوهای واماندگی در آن تحت سه شرط بارگذاری فیزیولوژیک در پیکربندی ایستایش استفاده گردید. برای این منظور 5 نمونه ی تازه و تازه-منجمد استخوان ران از پنج جسد مورد استفاده قرار گرفت. مدل های المان محدود با استفاده از داده های بدست آمده از ct تهیه گردید. مدل های بدست آمده تحت تحلیل های خطی با فرض رفتار الاستیک و غیرخطی با فرض تغییر شکل بزرگ و رفتار الاستیک خطی-کاملا پلاستیک برای استخوان قرار گرفت. جهت بررسی صحت نتایج به دست آمده از تحلیل های نرم افزاری، تست های مکانیکی در فیکسچر مخصوصی با قابلیت اعمال بارهای فیزیولوژیک انجام پذیرفت. سپس به کمک تصاویر رادیوگرافی تهیه شده از نمونه ها موقعیت و شکل آسیب دیدگی در هر نمونه تعیین و با نتایج تحلیل های نرم افزاری مقایسه گردید. در این میان به کارگیری مجموعه تکنیک هایی شامل استفاده از صفحه ای به عنوان مبنای بارگذاری استخوان در تست های مکانیکی و مدل های نرم افزاری موجب کاهش خطاهای احتمالی در تطبیق نتایج حاصل از آن ها گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که روش المان محدود می توان بار منجر به آسیب و موقعیت آن را به خوبی پیش بینی نماید. ضمنا، اگر چه مدل های خطی قادر به پیش بینی مقاومت استخوان نمی باشند، اما با استفاده از روش ارائه شده در این مطالعه امکان پیش بینی الگوهای واماندگی در جهات مختلف و تعیین ضعیف ترین جهت بارگذاری برای هر استخوان فراهم می گردد. در ادامه از تحلیل های غیرخطی نیز برای تعیین مقاومت استخوان استفاده گردید. ارزیابی کمی مقاومت استخوان ران به این روش امکان پیش بینی دقیق مقاومت و الگوهای واماندگی استخوان ران را فراهم می آورد و بدین ترتیب ابزار مناسبی را جهت کمک به پزشکان، متخصصان طب فیزیکی و سازندگان تجهیزات پزشکی جهت جلوگیری از این آسیب به خصوص در افراد مسن در اختیار قرار می دهد.