فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:71
فهرست مطالب:
چکیده
مقدمه
آناتومی ستون فقرات
تقسیم بندی منطقه ای ستون مهره ها
ساختمان مهره های ستون فقرات
انحنای ستون فقرات
خصوصیات مهره های کمری
دیسک بین مهرهای (Intervertebral Disc)
لیگامنت ها (Ligaments)
بیومکانیک مهره Biomechanics of Vertebral
مکانیزم انتقال بار در مهره های ستون فقرات
نیروهای وارد بر ایمپلنت های ستون فقرات
تعیین الگوهای شکست در اثر اعمال بار
مقاومت فشاری مهره ها
نیروهای وارد بر دیسک بین مهره ای (inter retebrol Disc)
تست مقاومت فشاری دیسک بین مهره ای
خصوصیات کششی دیسک بین مهره ای
بارهای خمشی وارد بر دیسک بین مهره ای
آزمایشات پیچشی دیسک بین مهره ای
مشاهدات سفتی برشی دیسک بین مهره ای
خصوصیات بیومکانیکی لیگامنت ها
بیماری ها و ناهنجاری های ستون فقرات
شکست های مهره ای ستون فقرات
لغزش قدامی جسم مهره (Spondylolisthesis)
تغییر شکل ها
انواع ثابت کننده های ستون فقرات
ثابت کننده های خلفی (Posterior Fixator)
ثابت کننده های قدامی (Anterior Fixator)
خصوصیات عمومی ثابت کننده ها
نیروها و تنش های وارد شونده بر ثابت کننده ها
عوامل و محدودیت ها در تأثیر ثابت کننده ها
تأثیرات خستگی به ایمپلنت ها
مفهوم کیج
تاریخچه استفاده از کیج
انواع کیج
رفتار بیومکانیکی Spacer ها
انطباِ استخوانی پس از جایگذاری Spacer یا کیج های ستون فقرات
روشهای جراحی و جایگذاری Implant در ستون فقرات
روش خلفی Plif در جراحی
روش قدامی Alif در جراحی
مقایسه معایب و مزیت های روش جراحی خلفی Plit و قدامی Alit
چگونگی مکانیزم انتقال بار در کیج های استوانه ای
تحقیقات و بررسی های انجام شده در مورد کیج ها و اثرات پیوندهای استخوانی
تکنیک های آماده سازی کیج
مفهوم Degenerative
عوامل دژنراتیو ستون فقرات
برطرف کردن Degenerative دیسک
مسائل و مشکلات جراحی کیج ها
تأثیر تعداد کیج ها در پایداری ستون فقرات
مزایای استفاده از کیج
مراقبت های پس از جایگذاری
بررسی عوامل موقعیت در جایگذاری کیج
تأثیرات گرافت استخوانی (Bone groft)
اثرات گرافت استخوانی بر روی رفتار بیومکانیک مهره ها
فیوژن ستون فقرات
تاریخچه فیوژن
تأثیر محل گرافت استخوانی بر توزیع تنش
بررسی فیوژن های کیج تیتانیومی در نگهداری ستون فقرات
دلایل استفاده از فیوژن
فیوژن قدامی
عوالم مؤثر در تسریع فیوژن
فیوژن خلفی
آمارهای بدست آمده در مورد فیوژن های کیج های تیتانیومی
خطرات جراحی های ستون فقرات
عناصر و آلیاژها در پزشکی
خصوصیات سطح و تغییر آن
عوامل مؤثر در آسیب دیدگی های ایمپلنت
مواد غیرفلزی
پلی متیل متاکریلیت
معرفی نرم افزار المان محدود ANSYS و کاربرد آن در مهندسی
کاربرد FEM در مهندسی پزشکی
ابعاد و اندازه ها در کیج LT
نیروها و ممان های وارد بر کیج LT
چگونگی ترسیم مدل کیج LT
چگونگی ترسیم کیج Jaguar
مراحل بارگذاری در کیج Jaguar
تحلیل کیج LT در حالت های مختلف بارگذاری
نتایج حاصل از بارگذاری کیج LT بر روی سطح inferior یا تکیه گاهی
نتایج حاصل از بارگذاری کیج LT بر روی سطح Anterior
مقایسه کیجهای Jaguar و LT در حالت Standing و Flextion
نتایج و پیشنهادات
منابع و مراجع
چکیده
در مطالعه انجام شده راهها و روشهای کاهش درد در ستون فقرات و کمر بوسیله کاهش فشار به عصب و نخاع در جابجاییها و آسیب دیدهگیهای مهره مورد بررسی قرار گرفته است. برای رسیدن به این مقصود البته تحقیقاتی درمورد آسیب دیدهگیها و بیماریهای ستون فقرات، باری و همانهای وارد شونده به مهرهها، انواع تثبیت کنندههای ستون فقرات انجام شده و در ادامه اصول جایگذاری کیجها، انواع مختلف آن و مزیتهای هر یک به تفصیل مورد ارزیابی قرار گرفته است.
در گام بعدی به مفاهیم فتق دیسک (Degenerative) ، فیوژن ستون فقرات و اثرات پیوندهای استخوانی (bonegraft) در استحکام استخوان پرداخته شده و تأثیرات آلیاژهای سازنده ایمپلنتها در چگونگی عملکرد آنها مورد بررسی قرار گرفته است.
از اهداف دیگر این تحقیق میتوان به روشهای بهینه سازی کیجها از طریق ایجاد مدل المان محدود برای تعیین رفتار بیومکانیکی ناحیه کمری ستون فقرات اشاره کرد که در این خصوص ابتدا تحلیل بر تنشهای وارد بر کیج LT (کیج مخروطی) در حالتهای مختلف standing ، extention ، lateral bending و flextion صورت گرفت و در نهایت در گامی دیگر، مقایسهای نیز بین تنشهای وارد بر سطوح تکیهگاهی روکیج LT و Jaguar انجام پذیرفت که نتایج بدست آمده از حالتهای مختلف Standing ، extention ، lateral bending و flextion بر روی سطح تکیهگاهی (inferior) کیج LT حاکی از آن بود که بیشترین تنش Vonmrses به ترتیب مربوط به حالت lateral bending ، externion ، به flextion و کمترین تنش نیز مربوط به حالت standing میباشد. بنابراین افرادی که از این نوع کیج استفاده میکنند باید از حرکات جانبی بیش از 5 درجه و حرکات extention (خم شدن به پشت) بیش از 3 درجه که تنشی بین از حالت flextion ایجاد میکند خودداری کند.
همچنین مقایسهای که بین کیج LT و کیج Jaguar انجام گرفت نشان داد که کیج Jaguar در حالت Standing یعنی بدون همان کمترین تنش را دارا میباشد. اما زمانیکه حالت flextion را در ستون فقرات داریم کیج مکعب مستطیل (Jaguar cage) بیشترین نقاط ضعف را بدلیل بالابودن تنش در نقاط خاص مانند گوشهها و نقاط تمرکز تنش از خود نشان میدهد. بنابراین پیشنهاد میگردد که کیج Jaguar با توجه به قابلیت بالای stress shielding برای افراد سالخورده یا افرادی که به دلایل خاص از اورتزهای kinght tylor و دیگر تثبیت کنندهها استفاده میکنند و کیج LT نیز برای ورزشکاران و افراد جوانتر که نیاز به تحرک بیشتری مخصوصاً در حالت flextion دارند استفاده گردد.
مقدمه
ستون فقرات محور تنه و اسکلت انسان را تشکیل میدهد و با توجه به بیماریهای مختلف این بخش از بدن و گستردگی آن تعیین راهها و روشهای کاهش درد در ستون فقرات و کمر یکی از اهداف محققان، مهندسان و جامعه پزشکی میباشد. یکی از اشکالات بسیار شایع در این خصوص مشکلات بوجود آمده در دیسک بین مهرهای و بیماریهای فتق دیسک میباشد.
فتق دیسک در ستون فقرات عارضه ایست که بصورت گسترده در جوامع مختلف وجود دارد. راههای مختلفی برای درمان آن پیشنهاد و اجرا شده است که این روشها روز به روز کاملتر شده و پیشرفت خودشان را در درمان این بیماری نشان میدهند. برای درمان ضایعات فتق دیسک وسایل و تجهیزات خاصی ابداع و ساخته شده است که یکی از این وسایل کیج (Cage) میباشد. کیج وسیلهایست که برای درمان فتق دیسک در ستون فقرات در نواحی مختلف آن بکار میرود. به طور کلی کیجها وسایلی هستند که جوش خوردن استخوان را در ستون فقرات بویژه در بیماریهای تخریب و فتق دیسک (Degenerative) تسریع میبخشد.
کیجها انواع مختلفی دارند که هر روز شاهد پیشرفت در نوع طراحی، جنس و نوع جاگذاری آن هستیم.
مروری بر آناتومی
ستون فقرات محور تنه و اسکلت آدمی را تشکیل میدهد. اندامهای فوقانی و تحتانی بترتیب توسط کمربند شانهای و کمربند لگنی بر ستون فقرات تکیه کرده و به آت متصل میشوند. ستون فقرات از استخوان مجزایی بنام مهره که در یک ستون روی هم چیده شدهاند، تشکیل شده است. هر مهره دارای یک بدنة استوانهای است که در تحمل وزن سهیم است و یک قوس استخوانی (Spinous process, lamina) که نخاع را حمایت میکند و به صورت پوششی برای آن است. قوس استخوانی توسط دو استوانه کوچک (pedicle) به بدنه متصل شده است. کانال دایرهای بین بدنه، قوس و pedicle ها نخاع را احاطه میکند و کانال ستون فقرات نام دارد. بین بدنة کیجها را با عملهای جراحی در بین مهرهها قرار میدهند که در این جراحی ضمن نصب کیج عمل فیوژن (fusion) نیز انجام میپذیرد. در عمل فیوژن یا همجوشی معمولاً از استخوان خود شخصی برای پیوند استخوان استفاده میشود.
با توجه به اینکه امکان بیرون آوردن کیج از بدن بیمار وجود دارد بنابراین باید مراحل در طراحی و ساخت آن با دقت فراوان انجام پذیرد. تاکنون مطالعات چندی به منظور بررسی اثر عوامل مختلف بر میزان تنشهای وارده به کیجهای ستون فقرات انجام گرفته که برخی از آنها روی بدن انسان در بعضی روی نمونههای اجساد و برخی دیگر روی موشهای مصنوعی انجام شدهاند، با توجه به مشکلاتی که گریبانگیر شیوههای تجربی است مدلسازی المان محدود نیز به عنوان یکی از روشهای مطالعه مورد توجه قرار گرفته است.
در این بررسی قصد بر آن است که ضمن ارائه تاریخچهای از بوجود آمدن و ابداع کیجها و Spacer های ستون فقرات به بیان چگونگی نیوژن ستون فقران و روشهای جراحی آن پرداخته شود. در این خصوص مقایسهای بین و کیج LT در کیج مخروطی وکیج Jaguar مستطیلی با استفاده از روشهای FEM و نرمافزار Ansys انجام گرفته که نتایج آن در فصل آخر بیان شده است.