ارائه‌کننده: علی کریمی

استاد راهنما: دکتر غلامحسین لیاقت، دکتر حامد احمدی

استاد مشاور: دکتر محمد نجفی آشتیانی

استاد ناظر داخلی: دکتر غلامحسین رحیمی

استاد ناظر خارجی: دکتر مراد کریم پور

تاریخ: 1404/11/14

ساعت: 10

 مکان: دانشکده مهندسی مکانیک، اتاق 351

 چکیده:

شکستگی­ های استخوان یکی از عمومی­ترین مشکلات ارتوپدی است. استفاده از صفحه ­های تثبیت کننده به عنوان نگهدارنده استخوان­ها در ناحیه شکستگی، می­تواند انجام حرکات در مفاصل مجاور ناحیه شکسته شده را بلافاصله پس از جراحی امکان پذیر سازد. این مسئله لزوم طراحی و بهینه سازی صفحه­های تثبیت را اجتناب ناپذیر می­سازد. با گذشت زمان، مواد مورد استفاده در صفحه­های تثبیت استخوانی از مواد بی اثر به موادی تبدیل شده ­اند که رفتار مکانیکی استخوان را تقلید می­کنند.

 بنابراین مواد زیست تخریب پذیر و زیست فعال پدید آمده­اند. نتایج حاصل از پژوهش­های قبلی نشان می­دهد که صفحه­های تثبیت فلزی ساخته شده از فولاد ضد زنگ، آلیاژهای کبالت-کروم و آلیاژهای تیتانیوم به دلیل اختلاف زیاد مدول الاستیک آنها با مدول الاستیک استخوان، منجر به اثر حفاظ تنش می­شوند. علاوه بر این، صفحه­های تثبیت فلزی باعث ایجاد حساسیت، انتشار یون­های سمی در داخل بدن و تحلیل استخوان در ناحیه زیر صفحه تثبیت می­شوند. نیاز به جراحی مجدد جهت خارج سازی این صفحه­های تثبیت نیز از دیگر معایب آن­ها است.

 در این پژوهش ابتدا یک صفحه تثبیت کامپوزیتی از جنس PLA/E-glass ساخته شد و مدل عددی آن از طریق شبیه سازی و انجام آزمایش خمش 4 نقطه صحه گذاری شد. سپس مطالعات تخریب روی کامپوزیت PLA/E-glass به منظور به دست آوردن نرخ کاهش مدول یانگ آن انجام گردید. نتایج نشان داد که مدول یانگ صفحه تثبیت ساخته شده در محدوده مدول یانگ استخوان درشت نی انسان قرار داشت. در ادامه خواص مکانیکی کامپوزیت زیست تخریب پذیر PLA/PGF به صفحه تثبیت اعمال شد و مدل عددی خمش 4 نقطه آن در مدت 8 هفته با اعمال نرخ کاهش مدول یانگ کامپوزیت تحلیل شد. همچنین مدل مجموعه صفحه تثبیت و استخوان درشت نی نیز به مدت 16 هفته با 4 نوع شکستگی برای دو صفحه تثبیت PLA/PGF و فولادی بررسی شد.

 نتایج حاکی از آن بود که صفحه تثبیت PLA/PGF با کاهش اثر حفاظ تنش، تنش فشاری بیشتری به میزان 40 تا 82 درصد بیشتر نسبت به صفحه فولادی در ناحیه شگستکی ایجاد کرده بود. در آخر کرنش بین قطعه­ای ایجاد شده توسط سه صفحه تثبیت PLA/PGF، فولادی و تیتانیومی برای 4 نوع شکستگی بررسی گردید. نتایج نشان داد که صفحه تثبیت PLA/PGF به دلیل داشتن مدول یانگی در محدوده مدول یانگ استخوان درشت نی، تا 2/67 درصد از طول مسیر شکستگی را تحت کرنش بین قطعه­ای 2 تا 10 درصد قرار میدهد در حالی که این مقدار برای صفحه فولادی و تیتانیومی به ترتیب برابر با 1/39 و 2/45 درصد بود.