تحلیل اجزای محدود و مقایسه توزیع تنش در یک نمونهی مفصل زانوی پرانتزی قبل و بعد از انجام عمل مجازی استئوتومی | ||
پژوهش در توانبخشی ورزشی | ||
دوره 10، شماره 20، بهمن 1401، صفحه 73-84 اصل مقاله (1.23 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22084/rsr.2023.26650.1650 | ||
نویسندگان | ||
هادی نیک بخت1؛ سیدیوسف احمدی بروغنی* 2؛ وحید اربابی3 | ||
1دانشجوی دکترای گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران | ||
2استاد گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران | ||
3استادیار گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران | ||
چکیده | ||
زمینه و هدف: در یک زانوی پرانتزی تعادل بار در دو طرف مفصل زانو بههمخورده و تنش وارده به قسمت داخلی مفصل بیشتر از مقدار آن در مقایسه با یک پای سالم است. معمولترین نوع جراحی برای ایجاد تعادل در بار مفصل، جراحی موسوم به استئوتومی قسمت بالای تیبیا است. روش بررسی: در این مطالعه، مدل سهبعدی برای یک نمونهی مفصل زانوی پرانتزی از روی تصاویر امآرآی تولید شده است. سپس مدل نمونهی دوم برای همان مفصل بعد از انجام عمل مجازی استئوتومی گوه بسته، تولید شده است. برای وضعیت ایستادن معمولی، پس از بارگذاری و حل مسأله، وضعیت توزیع تنش در منیسک و غضروفهای مفصل با استفاده از روش اجزای محدود برای هر دو حالت بهدست آمده است. یافتهها: نتایج نشان میدهد که مقادیر حداکثر تنش فون میسز (حداکثر اعوجاج) و نیز فشار تماسی برای زانوی پرانتزی مقادیر بسیار بالاتری نسبت به پای عمل شده دارد. حداکثر فشار تماسی، تحت یک بار 400 نیوتنی که بر انتهای بالایی سر استخوان فمور وارد شده، برای زانوی پرانتزی قبل از عمل 821/7 مگاپاسکال در منیسک داخلی و برای زانوی عمل شده 099/4 مگاپاسکال و در منیسک خارجی بهدست آمد. همچنین حداکثر تنش فون میسز برای قبل و بعد عمل به ترتیب 501/6 و 488/3 مگاپاسکال بود که هر دو در منیسک داخلی دیده شدند. نتیجهگیری: پس از شبیهسازی و تحلیل اجزای محدود، نتایج توزیع تنش نشان داد که تنشها پس از عمل، توزیع مناسبتری پیدا میکنند و به مقادیر یک پای سالم نزدیکتر میشوند. | ||
کلیدواژهها | ||
زانوی پرانتزی؛ مفصل زانو؛ استئوتومی گوه بسته؛ تحلیل اجزای محدود | ||
مراجع | ||
Alami Harandi B. (2003). Textbook of orthopedics and fractures. Tehran:Tehran University of Medical Sciences, 184-190. (In Persian(
Bae J.Y., Park K.S., Seon J.K., Kwak D.S., Jeon I., Song E.K. (2012) “Biomechanical analysis of the effects of medial meniscectomy on degenerative osteoarthritis”. Medical and Biological engineering and Computing, 50(1): 53-60.
Donahue T.L.H., Hull M.L., Rashid M.M., Jacobs C.R. (2002). “A Finite Element Model of the Human Knee Joint for the Study of Tibio-Femoral Contact”. Journal of Biomechanical Engineering, 124: 273-80.
Dong C.L., Seong J.B. (2012). “High Tibial Osteotomy”. Knee Surgery & Related Research, 24(2): 61-9.
Dong Y., Hu G., Dong Y., Hu Y., Xu Q. (2014). “The effect of meniscal tears and resultant partial meniscectomies on the knee contact stresses: a finite element analysis”. Computer methods in biomechanics and biomedical engineering, 17(13): 1452-63.
Floyd R.T., Thompson C.W. (2001). Manual of Structural Kinesiology. Boston: McGraw-Hill.
Ilbeigi S., Ahmadi Brooghani S. Y., Nadi M. S. (2021). “The Comparison of the Break Pattern of the Femoral Neck in both Normal and Abnormal Angles (Coxavara, Coxavalga) in Active and Non-Active Postmenopausal Women using Finite Element Method”. journal of advanced sport technology, 2:1-11. (In Persian(
Li G., Lopez O., Rubash H. (2001). “Variability of a three-dimensional finite element model constructed using magnetic resonance images of a knee for joint contact stress analysis”. J Biomech Eng Trans ASME, 123: 341–6.
Meislin R., Peterson C.F., Fulkerson E.W., Di Cesare P.E. (2005). “Osteotomy about the knee: applications, techniques, and results”. The journal of knee surgery, 18: 258-272.
Nickbakht H., Ahmadi Brooghani S. Y., Arbabi V. (2022) “Finite Element Analysis and Comparison of Stress Distribution in Cartilages and Meniscus of Two Healthy and Varus Knee Specimens”. Scientific Research Journal of Biomedical Engineering, 16(2): 151-160. (In Persian)
Ogden S., Mukherjee D.P., Keating M.E., Ogden A.L., Albright J.A., McCall R.E. (2009). “Changes in Load Distribution in the Knee After Opening-Wedge or Closing-Wedge High Tibial Osteotomy”. The Journal of Arthroplasty, 24: 101-9.
Paley D. (2005). Principles of deformity correction. New York: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Peña E., Calvo B., Martinez M.A., Doblare M. (2006). “A three-dimensional finite element analysis of the combined behavior of ligaments and menisci in the healthy human knee joint”. J Biomech, 39: 1686-701.
Peña E., Calvo B., Martinez M.A., Palanca D., Doblaré M. (2005). “Finite element analysis of the effect of meniscal tears and meniscectomies on human knee biomechanics”. Clinical Biomechanics, 20: 498-507.
Rezaeizadeh A. (2005). “High Tibial Dome Shape Osteotomy for Symptomatic Geno-Varum in Young Adults”. Journal of Iran University of Medical Sciences, 49:77-84. (In Persian(
Tarniţă D., Catana M., Tarnita D.N. (2014). “Modeling and finite element analysis of the human knee joint affected by osteoarthritis”. Key Engineering Materials, 601: 147-50.
Thienkarochanakul K., Javadi A.A., Akrami M., Charnley J.R., Benattayallah A. (2020). “Stress Distribution of the Tibiofemoral Joint in a Healthy Versus Osteoarthritis Knee Model Using Image‑Based Three‑Dimensional Finite Element Analysis”. Journal of Medical and Biological Engineering, 40:409-18.
Wang Y., Fan Y., Zhang M. (2014). “Comparison of stress on knee cartilage during kneeling and standing using finite element models”. Medical Engineering & Physics, 36: 439–47. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 186 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 152 |