عنوان

مطالعه عددی پاسخ مکانیکی سر انسان همراه با ایمپلنت به بارهای ضربه ای

IR

۳۷۷۷پ

فارسی

IR

مطالعه عددی پاسخ مکانیکی سر انسان همراه با ایمپلنت به بارهای ضربه ای

[پایان‌نامه]

numerical study of mechanical response of human head with the implant to impact loads using finite element method A

/سید سجاد عابدی شهری

: مهندسی پزشکی

، ۱۳۹۸

۱۰۳ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی پزشکی- بیومکانیک

۱۳۹۸/۰۴/۰۱

صنعتی سهند

استفاده از ایمپلنت‌ها در مواردی که فرد بخشی از بافت‌های استخوانی خود را از دست داده مرسوم است .یکی از مسائل حائز اهمیت، کیفیت زندگی فرد پس از استفاده از این روش درمان است .در واقع، این موضوع که فرد تا چه حد می‌تواند به زندگی طبیعی خود بازگردد و مشابه سایر افراد در فعالیت‌های روزمره شرکت کند، می‌بایست مورد ارزیابی قرار گیرد .مطالعه‌ی این موضوع از سویی در طراحی ایمپلنت‌ها فاکتور جدیدی برای ارزیابی ارائه می‌کند که همان عملکرد ایمپلنت در شرایط برخورد است و از سوی دیگر به بررسی آسیب‌های سر در این شرایط می‌پردازد .برای این امر به دست آوردن مشخصه‌های پاسخ مکانیکی سر انسان به ضربه ضروری است .دستیابی به این مهم از طرق آزمایشگاهی بسیار دشوار و هزینه‌بر و در مواردی ناممکن است .مدل‌های اجزای‌محدود به دلیل مقرون به صرفه بودن و انعطاف‌پذیری بالا جایگزین مناسبی برای رویکردهای آزمایشگاهی هستند .در پژوهش حاضر مدل المان محدودی از سر انسان همراه با ایمپلنت جمجمه توسعه یافته و پاسخ مکانیکی سر و اجزای آن در شرایط ضربه به سر مورد بررسی قرار گرفته‌اند .برای ساخت مدل اجزای‌محدود سر از تصاویرCT اسکن با وضوح بالا استفاده شده‌است .سپس با استفاده از نرم‌افزارهای پردازش تصویر مدل هندسی سه‌بعدی سر با اجزای مختلف آن استخراج گردیده و جزئیات اضافی از طریق نرم‌افزارهای CAD به مدل اضافه شده‌است .در مرحله بعد مدل در نرم افزارهای تجاری حل اجزای‌محدود وارد شده و پس از شبکه‌بندی و تعریف شرایط مرزی و شرایط اولیه‌ی مسئله و اعمال خواص مواد به اجزای متفاوت مدل، حالات مشابه آزمایش‌های عملی‍ انجام گرفته، شبیه‌سازی شده و نتایج شبیه‌سازی با آن‌ها صحت‌سنجی گردیده‌است .سپس با اضافه کردن مدل ایمپلنت مورد نظر به مجموعه‌ی سر و شبیه‌سازی شرایط مختلف برخورد، مشخصه‌های مکانیکی همچون تنش‌ها و کرنش‌های سر و ایمپلنت به دست آمده‌است .با توجه به نتایج به دست آمده، نسبت به سایر مواد، دراستفاده از آلیاژ تیتانیوم برای ایمپلنت، تنش‌ها در ایمپلنت و جمجمه کمتر می‌شود .افزایش مدت زمان بارگذاری و بیشینه نیروی آن در ضرباتی با تکانه‌ی برابر، موجب افزایش بیشینه‌ی تنش‌ها و کرنش‌ها در مدل می‌شود .بیشینه‌ی تنش‌ها در ایمپلنت و جمجمه در تمامی حالات بارگذاری مربوط به ناحیه‌ی اتصالات ایمپلنت می‌باشد و بارگذاری جانبی موجب ایجاد بیشترین تنش‌ها در مدل می‌گردد

Implants are commonly used whenever someone loses part of bone tissues. In such cases, it's important how well the patient will continue a normal life. It should be assessed how well he or she can participate in routine activities as well as healthy people. For example, cranial implants' strength in pedestrian accidents or contact sports' impact scenarios needs to be assessed. Such studies can provide more safety factors in implants design and also figure out possible head injuries due to impact loads. To conduct these studies, finding a way to gain the mechanical response of the head is vital. Since the experimental approaches are too difficult, costly and sometimes infeasible, finite element models are the favorite alternative due to their flexibility and low-cost. In the present study, a new finite element human head model with a cranial implant is developed and mechanical responses of the head and implant are assessed. The geometry model was created using high-resolution CT scan images and appropriate image processing software. Thereafter, the additional parts added to the model via CAD software. In the next step, the model imported in commercial FEM software and validated against experimental data after defining mesh, boundary and initial conditions and material properties. As the last step, the implant model implemented in the head model and different simulations for different impact scenarios had been performed, and mechanical parameters such as stresses and strains were analyzed. According to results, the Ti6Al4V implant has the lowest stresses between other materials. Increasing duration and maximum force in a constant momentum impact will cause an increase of stresses and strains extremums. In all loading situations, implant fixation areas experience greater stresses, and lateral impact causes greater stresses in the model

ba

numerical study of mechanical response of human head with the implant to impact loads using finite element method A

بیومکانیک ضربه

آسیب سر

روش اجزای محدود

ایمپلنت

Trauma Biomechanics, Head Injury, Finite Element Method, Implants

بیومکانیک ضربه، آسیب سر، روش اجزای محدود، ایمپلنت

عابدی شهری، سیدسجاد

قالیچی، فرزان، استاد راهنما

ذوالجناحی اسکویی، ایمان، استاد راهنما

یزدانی، مجتبی، استاد مشاور

ایران

20230617

پزشکی.م ،۱۰۰۲۸ ،۱۳۹۸

ی‌ا ه‌برض‍ ی‌اهراب‍ ه‌ب‍ ت‌نلپمیا اب‍ ه‌ارمه‍ ن‌اسنا رس‍ ی‌کیناکم‍ خ‌ساپ‍ ی‌ددع‍ ه‌علاطم‍.pdf

عادی

عادی

3777.pdf

pm10028.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۳۷۷۷

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y