بخشی از مقاله
چکیده
تخریب دیسک، فرآیند طبیعی است که با افزایش سن رخ میدهد و موجب تغییرات در شکل ظاهری و ساختار شیمیایی دیسک شده و کمردردهای مزمن را به دنبال دارد . روشهای درمان دیسک تخریبشده شامل دو گروه غیر جراحی و جراحی است. روش جراحی در تخریبهای شدید استفاده میشود و ایمپلنتهای ستون فقرات جایگزین دیسک بین مهرهای میشود. ایمپلنتها به دو گروه: فیوژن و بدون فیوژن تقسیم میشوند. ایمپلنتهای بدون فیوژن، امکان حرکت به مهرهها را میدهند بنابراین به فیزیولوژی طبیعی بدن نزدیکتر هستند. هدف اصلی این تحقیق تحلیل بیومکانیکی ایمپلنتهای بدون فیوژن با روش المان محدود است.
جهت مدلسازی هندسی، از مدل واقعی مهرهها و دیسکهای بین مهرهای استفادهشده است. تصاویر با روش سیتیاسکن از مهرههای کمری L4 و L5 یک بیمار با مشکل تخریب دیسک این ناحیه تهیهشده است. مدل نهایی در شرایط بارگذاری استاتیکی مورد تحلیل قرارگرفته و درنهایت نتایج این تحلیل با محوریت توزیع تنش فونمایسز و توزیع جابجایی در سطح اجزای ایمپلنت و مهره ستون فقرات بهدستآمده است.
نتایج نشان میدهد که توزیع تنش در سطح قسمت میانی ایمپلنت بهصورت یکنواخت توزیع نشده است و در لبههای اتصال قسمت فوقانی و میانی افزایشیافته که این امر میتواند با تغییر جزئی ساختار هندسی ایمپلنت اصلاح گردد زیرا توزیع نامتوازن و غیر گسترده در بخش میانی میتواند باعث خوردگی قسمت میانی ایمپلنت شود، بنابراین بر اساس این تحلیل و بررسی منابع پیشنهاد میشود که تفاوت اندازه قطر بین ناحیه محدب و مقعر میتواند نقش مؤثری در نحوه توزیع تنش ایجاد کند.
.1 مقدمه
تخریب دیسک، فرآیند طبیعی کهنسالی است که با افزایش سن رخ میدهد و موجب تغییرات در شکل ظاهری و ساختار شیمیایی دیسک شده و کمردردهای مزمن را به دنبال دارد.
در حال حاضر، روش قطعی برای برگشت این فرآیند تخریب و یا حتی به تعویق انداختن آن وجود ندارد هرچند روشهای متفاوتی برای درمان آن پیشنهادشدهاند.
روشهای درمان دیسک تخریبشده شامل دو گروه غیر جراحی و جراحی هستند. از روشهای غیر جراحی در مواردی که تخریب دیسک کم باشد استفاده میشود انواع تثبیتکنندههای خارجی ازجمله روشهای غیر جراحی به شمار میروند. در مواردی که تخریب دیسک شدید باشد از روشهای جراحی استفاده میکنند که در این موارد از ایمپلنتهای ستون فقرات بهمنظور جایگزینی با دیسک بین مهره ای تخریبشده استفاده میشود. ایمپلنتهای ستون فقرات به دو گروه: فیوژنی و غیرفیوژنی تقسیم میشوند.
روشهای فیوژنی که در حال حاضر بیشترین سهم را در درمانهای وابسته به جراحی به خود اختصاص دادهاند، برای اولین بار توسط آلبی و هیبس در سال 1911 معرفی شدند.[1] در این روش دیسک تخریبشده با یک پیوند استخوانی جایگزین میشود و حرکت در سطح جراحیشده متوقف میگردد.
در این نوع از عمل جراحی ممکن است دو و یا چند مهره به هم متصل شوند. هدف از این عمل جراحی از بین بردن درد، ناپایداری و یا دیگر علائم بیماری بهوسیله از بین بردن حرکت بین مهرهها است. از فیوژن یا جوش دادن مهرهها در درمان بیماریهای زیر استفاده میشود: تخریب دیسک بین مهرهای، اسکولیوز، شکستگی، عفونت، تومور، هرنی دیسک و ... استفاده میشود. بعد از انجام این عمل جراحی حرکتی که بهطور طبیعی در بین مهرهها وجود دارد از بین میرود و توانایی انعطاف ستون فقرات کم شود. البته چون در عمل فیوژنمعمولاً تعداد مهرههای کمی به هم متصل میشوند حرکات ستون مهره و قابلیت انعطاف آن تغییر زیادی نمی-کند.
بااینحال جوش دادن تعداد بیشتری مهره میتوان حرکات ستون فقرات را محدود کند .مسلماً هرچه تعداد مهرههای بیشتری به هم جوش داده شوند محدودیت حرکتی ایجادشده در ستون فقرات بیشتر میشود. برای اتصال مهرههای مجاور از گرافت یا پیوند استخوان استفاده میشود. بدین منظور تکههایی از استخوان را از ناحیه لگن بیمار - استخوان ایلیاک - برداشته و پس از برداشتن دیسک بین مهرهای آن را بهصورت یک تکه بزرگ بجای دیسک قرار میدهند. بعد از مدتی این استخوان از دو طرف بالا و پایین به مهرهها چسبیده و آنها را به هم متصل میکند. اشکال اصلی این روش محدود شدن حرکت است که موجب انتقال بار اضافی به اجزای مجاور و درنهایت تخریب این اجزا و دیسکهای دیگر میشود.
روشهای غیرفیوژنی باهدف کاهش عوارض روشهای فیوژنی و آرترودز1 توسعه پیداکردهاند و مزایای زیادی ازجمله: عدم نیاز به گرافت استخوانی، کاهش عوارض جراحی، حذف مفصل کاذب2، کاهش از انحطاط سطح مجاور3 دارد بااینحال عوارضی ازجمله: شکست مکانیکی و فرونشست نیز در پی دارد. ایمپلنتهای بدون فیوژن، امکان حرکت به مهرهها را می-دهند بنابراین به فیزیولوژی طبیعی بدن نزدیکتر هستند.
این ایمپلنتها جزء نسل جدید ایمپلنتها به شمار میروند و کمتر از یک دهه از معرفی آنها میگذرد و هنوز همهگیر نشدهاند. این روش در آینده نزدیک بیشتر استفاده خواهد شد زیرا به فیزیولوژی خود انسان نزدیکتر است.[8] هدف اصلی پژوهش حاضر، تحلیل بیومکانیکی ایمپلنتهای غیرفیوژنی با روش المان محدود و بررسی تمرکز تنش است.
.2 مواد و روشها
در این پژوهش بهمنظور ایجاد مدل هندسی، از مدل مهرهها و دیسک بین مهرهای استفادهشده است. تصاویر با روش سیتیاسکن از مهرههای کمری L4 و L5 یک بیمار با مشکل تخریب دیسک این ناحیه تهیهشده است. اطلاعات تصاویر تهیهشده در جدول 1 آمده است. در قدم بعدی، این تصاویر وارد نرمافزار Mimics ورژن 17 شده تا هندسه مهرهها ایجاد شود. مراحل انجام این پژوهش بدینصورت است که ابتدا دیسک بدون فیوژن شرکت LDR و Zimmer Biomet انتخاب گردید.
سپس مطابق اطلاعات فنی استخراجشده از شرکت سازنده دیسک و همچنین به کمک اطلاعات استخراجشده، ابعاد هندسی این دیسک بهمنظور طراحی اولیه در نرمافزار کتیا مطابق شکل1 مورداستفاده قرار گرفت. اجزای مختلف دیسک بین مهرهای طراحیشده شامل: قسمت تحتانی دیسک، قسمت فوقانی، قسمت میانی دیسک است. درنهایت، مدلهای ایجادشده با فرمت IGES به نرمافزار آباکوس فراخوانی شد تا تحلیل نهایی صورت گیرد. مراحل انجام پروژه در شکل 2 آمده است.
جدول -1 اطلاعات تصاویر تهیه شده
