محمدرضا امجدی کاشانی، آرش رزمجو، نوید ارجمند، کیخسرو فیروز بخش، مریم هویت طلب، محمد پرنیان پور،
دوره 7، شماره 4 - ( 8-1392 )
چکیده
زمینه و هدف: امروزه یکی از مهمترین مسائل بهداشتی در جوامع به خصوص در میان سالمندان، پوکی استخوان میباشد. کاهش چگالی استخوانی در بافت را تحت عنوان پوکی استخوان میشناسند که موجب افزایش خطر شکستگی به علت کاهش استحکام و سفتی، در ساختارهای استخوانی میگردد. یکی از نواحی مستعد پوکی و متعاقب آن شکستگی ناشی از پوکی، مهرههای ستون فقرات میباشند. در حال حاضر روشهایی برای پیشبینی خطر شکست در مهرهها وجود دارند که از آن بین میتوان به جذب سنجی دوگانه اشعه ایکس و برشنگاری کمی کامپیوتری اشاره نمود. تمامی این روشها بر اساس سنجش چگالی استخوانی بوده و توجه چندانی به دیگر عوامل موثر در خواص مکانیکی بافتهای استخوانی اسفنجی مانند کیفیت مادی اجزای اسفنجی و کیفیت اتصال بندی ندارند. ریزساختار بافت اسفنجی بر اساس سن و جنس و نژاد متفاوت میباشد. هدف این پروژه مدل سازی پارامتری بافت اسفنجی بر اساس تئوری جامدات سلولی به صورت ساختاری متخلخل و میلهای شکل است.
روش بررسی: به منظور مدل سازی بافت اسفنجی،-مشابه آن چه در تنه ی مهره وجود دارد-برنامهای در نرم افزار ANSYS ، نوشته شد که قابلیت تولید شبکههای مختلف را چه از نظر خواص مادی و چه از نظر چگالی ساختاری(پارامتر قابل اندازهگیری در روشهای تصویر برداری) داراست. سپس هر کدام از این شبکه های تحت بار گذاری جابه جایی فشاری قرار گرفته و با ترسیم منحنی تنش-کرنش برای هر یک، مشخصههای استحکام و سفتی محوری محاسبه میشوند. به منظور مقایسه جوابهای مدل با جوابهای حاصل از دادههای آزمایشگاهی، مدل برای 6 نمونهی استخراج شده از مهرههای جسد یک زن اهدا کننده 78 ساله و یک مرد اهدا کننده 91 ساله بازسازی و پیش بینی سفتی و استحکام نمونهها انجام شده است.
یافته ها: پاسخهای حاصل از تست مکانیکی نمونهها، بین دو جواب مدل در دو حالت اتصالبندی ضعیف و اتصال بندی متوسط، خواهد افتاد و این امر به دلیل مجهول بودن کیفیت اتصال بندی در نمونههای حاصل از تست مکانیکی نشانه قدرت مدل برای ارائه ی محدودهای از خواص مکانیکی میباشد. به علاوه پاسخهای مدل در مقایسه با جوابهای حاصل از رابطه ی صرفا مبتنی بر چگالی نزدیکی بیشتری به جواب های حاصل از تست دارد.
نتیجه گیری: بر طبق مدل پیشنهادی میتوان گفت سفتی و استحکام و یا دیگر خواص مکانیکی در مهرهها به صورت قابل توجهی تابع خواص مادی اجزای اسفنجی تشکیل دهنده و خصوصیات ساختار شناسانه مانند کیفیت اتصال بندی میباشد. بنابراین خطر شکست در مهرهها تنها به عامل چگالی که توسط روشهای برش نگاری کامپیوتری کمی و یا جذب سنجی دوگانهی اشعه ایکس قابل اندازهگیری است، بستگی ندارد. نتایج مدل سازی حاکی از آن است که مدل پیشنهادی حال حاضر بر اساس نظریه جامدات سلولی با در نظر گرفتن این مجموعه عوامل میتواند ارزیابی بهتری از خواص مکانیکی ساختارهای اسفنجی داشته باشد.
کلید واژه ها: تئوری جامدات سلولی، خطر شکستگی، مهرهی ستون فقرات، استخوان اسفنجی، مدل اجزای محدود
