عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی فرآیند تخریب پیچ جذبی و ارزیابی پارامترهای هندسی آن در درمان شکستگی انگشت دست
- رشته تحصیلی
- مهندسی پزشکی - بیومکانیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72223;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72223
- تاریخ دفاع
- ۱۵ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- شیما دوراندیش یزدی
- استاد راهنما
- علی ابوئی مهریزی
- چکیده
- هدف این تحقیق مدل سازی فرآیند تخریب پیچ پلیمری زیست¬تخریب¬پذیر به همراه اعمال نیروی مکانیکی بین پیچ و استخوان شکسته انگشت دست و نیز ارزیابی پارامتر¬های هندسی این پیچ و بهینه¬سازی آن¬ها به منظور مینیمم کردن درصد وزن مولکولی تخریب شده و تنش ون¬مایسز پس از 8 هفته تخریب (مدت زمان مورد نیاز برای ترمیم شکستگی انگشت دست) است. با توجه به گستردگی شکستگی انگشت دست در انواع ورزش¬ها و امور روزانه، و نیز استفاده از پیچ ارتوپدی به عنوان یکی از اصلی¬ترین تثبیت¬کننده¬های استخوانی این ناحیه، بهینه¬سازی عملکرد آن از منظر هندسی در طی دوره ترمیم از اهمیت به سزایی برخوردار است. استفاده از مواد پلیمری زیست¬تخریب¬پذیر به جای مواد فلزی در ایمپلنت¬های نسل نو، الگوی رفتاری پیچیده تخریب آن¬ها، و هزینه¬بر و زمان¬بر بودن آزمایش¬های مربوط به بررسی تخریب، باعث رواج کاربرد روش شبیه¬سازی در مطالعه این پدیده شده است.همچنین، پارامتر¬های هندسی پیچ ارتوپدی نقش به سزایی در عملکرد مناسب این تثبیت¬کننده دارا هستند. به همین منظور، در این تحقیق ابتدا با استفاده از یک مدل عددی فرآیند تخریب و نیروی بین پیچ و استخوان بر روی پیچ پلیمری زیست تخریب پذیر مدل شده، و با بررسی نتایج آزمایشگاهی موجود، صحت الگوی رفتاری پیش بینی شده در نتایج حاصل از مدل¬سازی بررسی شد. سپس با مشخص شدن شش پارامتر هندسی موثر بر عملکرد پیچ، با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی، میزان تاثیر کیفی و مقادیر بهینه هر یک از این پارامتر ها بر دو تابع هدف درصد وزن مولکولی تخریب شده و تنش ون¬مایسز شناسایی شد. در نهایت برای هندسی بهینه پیچ شبیه سازی تخریب و اعمال نیروی بین استخوان و پیچ انجام شد و مینیمم مقدار درصد وزن مولکولی تخریب شده و تنش ون مایسز معرفی گردید. همچنین با توجه به رابطه خطی بیان شده بین مدول یانگ و لگاریتم تغییرات وزن مولکولی، روند تغییر مدول یانگ پیچ بهینه در مدت 8 هفته تخریب پیش بینی شد.
- Abstract
- The current study aimed to model degradation process and mechanical loading reaction of degradable orthopedic screw in use for finger bone fracture healing and investigate the influence of screw design factors in degradation period. According to propagation in use of degradable polymers instead of metals in implants, complexity of degradation pattern, and costly and time consuming of degradation experiment, numerical modeling was selected as the best way to analyze and predict the degradation process. In this thesis, a finite element model of degradation process was constructed, and after validation step, six geometric parameters were selected as effective parameters in screw degradation pattern and its mechanical application. The Taguchi method with the design of experiments (DOE) was used to select the optimal value of these parameters with the aim of minimize the degraded molecular weight percentage and von mises stress.At last, the ideal orthopedic screw was designed by use of optimized parameters, and the minimum value of the degraded molecular weight percentage and von mises stress were reported.
