مدل سازی و تحلیل اروتز مفصل زانو با در نظر گرفتن خواص مکانیکی مختلف در جهت کاهش نیروی وارده بر رباط ها

مفصل زانو بزرگ ترین مفصل بدن انسان است که استخوان فمور را به تیبیا پیوند می دهد. طرح ساختمانی زانو تا حدی ناپایدار است. ثبات مفصل زانو با توجه به وضعیت رباط های مفصل زانو که عبارتند از رباط صلیبی قدامی (ACL)، رباط صلیبی خلفی (PCL)،رباط جانبی داخلی (MCL) و رباط جانبی خارجی (LCL) افزایش می یابد. در هنگام آسیب دیدگی رباط ها، افراد بایستی از اروتز های مکانیکی جهت کنترل دامنه ی حرکتی مفصل زانو استفاده کنند تا مقدار نیروی کمتری به رباط های مذکور وارد شود. این اروتزها در مدل های مختلف طراحی شده اند که هر کدام وظیفه ی خاصی را بر عهده دارند. همچنین خواص مکانیکی مختلفی در ساخت این اروتز ها مورد استفاده قرار میگیرد. در این مقاله به مدل سازی سه بعدی مفصل زانو با در نظر گرفتن رباط ها و هم چنین طراحی اروتز مکانیکی و بررسی خواص مکانیکی مختلف از قبیل استیل و آلومینیوم پرداخته شده است. در این تحقیق، مدل سه بعدی مفصل زانو به کمک تصاویر CT-scan و MRI مفصل سالم تهیه شده است و به روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته شده است.با توجه به نتایج بدست آمده از این مقاله، برای جلوگیری از تنش وارده بر رباط صلیبی قدامی و خلفی و همچنین رباط جانبی داخلی و خارجی بایستی میزان تغییرات زاویه حرکتی استخوان تیبیا را نسبت به فمور در راستاهای مختلف بسیار محدود کرده که میزان تنش وارده بر رباط های مفصل به حداقل برسانیم که این کار توسط اروتز مکانیکی پس از بدست آمده است. همچنین می توان بجای مفصل های آلومینیومی رایج از مفصل های استیل با مقاومت بالا و ضخامت پایین تر استفاده نمود زیرا این مواد در برابر نیروهای وارد بر مفصل زانو که حاصل از وزن انسان است مقاومت بهتری را نمایش داده است

کلیدواژه ها:

مدل سازی مفصل زانو ، رباط ها ، اروتز ، روش اجزای محدود ، خواص مکانیکی