تصميم صفائح تثبيت طرفي العظم مع تقليل تأثير الحماية من الإجهاد باستخدام تحسين الطوبولوجيا
الكلمات المفتاحية:
صفائح تثبيت طرفي العظم، تأثير الحماية من الإجهاد، تحسين الطوبولوجياالملخص
يعرض المقال تحليل تأثير الحماية من الإجهاد (SSE) في صفائح تثبيت طرفي العظم، وآثاره الضارة على شفاء كسور العظام والحلول الممكنة لتقليلها. لقد تبين أنه يمكن تقليل SSE باستخدام ألواح مصنوعة من مواد ذات معامل مرونة منخفض (سبائك التيتانيوم، والبوليمرات القابلة للامتصاص الحيوي، وما إلى ذلك) أو عن طريق تحسين شكلها الهندسي. يتم تحليل الاحتمال الأخير بطريقة أكثر تفصيلاً مع التركيز بشكل خاص على تحسين الطوبولوجيا (TO) كأداة تحسين جديدة نسبيًا تستخدم على نطاق واسع من قبل مجتمع الهندسة الطبية الحيوية. كمثال عملي، تم تطبيق TO باستخدام برنامج Comsol Multiphysics لحل مشكلة التصميم ثنائي الأبعاد صفائح تثبيت طرفي العظم. لقد تبين أن الصلابة الطولية للوحة المحسنة يمكن تقليلها بنسبة تصل إلى 84٪ مقارنة بالتصميم الأولي غير الأمثل اعتمادًا على قيمة التخفيض الموصوف للوزن المستخدم كقيد أثناء التحليل. يوضح التصميم الأمثل زيادة في الحد الأقصى لإجهاد فون ميزس، لكن التوزيع العام للضغوط يصبح أكثر اتساقًا مقارنة بالتصميم الأولي. يمكن تصنيع النموذج الأولي للصفيحة المحسنة بسهولة باستخدام القطع بالليزر أو آلة التفريغ الكهربائي للأسلاك.