بررسی پاسخ وابسته به زمان دیسک‌های بین مهره‌ای سالم و دژنره‌شده‌ی ناحیه‌ی گردنی با استفاده از مدل پوروویسکوالاستیک و داده‌های تست تجربی ریلکسیشن

در ستون فقرات، دیسک‌های بین مهره ای نقش انعطاف پذیری، انتقال بار و استهلاک انرژی در ضربات ناشی از بارگذاری را بر عهده دارند. افزایش سن و اعمال بارگذاری های نامناسب منجر به انحطاط (دژنره شدن) دیسک های بین مهره ای می شود. بررسی پارامترهای بیومکانیکی دیسک سالم و دژنره‌شده در سطوح مختلف جهت کشف مکانیزم های مربوط به دژنره شدن دیسک و یافتن راه‌کارهای درمانی موثر از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، یک دیسک بین مهره ای ناحیه‌ی گردنی ستون فقرات به همراه دو مهره‌ی مجاور آن (c5 و c6) با استفاده از روش مقطع نگاری رایانه ای (سی تی اسکن) به یک مدل سه‌بعدی دقیق تبدیل شده است. برای تعریف دقیق خواص بیومکانیکی دیسک و مهره‌ها از دو مدل پوروویسکوالاستیک و پوروالاستیک استفاده شده است. در این دو مدل، ساختار دیسک و مهره به صورت متخلخل در نظر گرفته شده و هم‌چنین خواص ماتریس جامد دیسک و مهره و جریان سیال (آب) درون آن‌ها به عنوان یک عامل اساسی در عمل‌کرد ستون مهره ها نیز مد نظر قرار داده شده است. خاصیت ویسکوالاستیک فاز جامد دیسک با استفاده از تست آزمایشگاهی ریلکسیشن (آسودگی از تنش) روی نمونه‌ی دیسک گوسفندی و برازش داده های تنش بر حسب زمان، به مدل عمومی ماکسول دوشاخه ای استخراج گردیده است. پاسخ های وابسته به زمان دیسک بین مهره‌ای سالم و دیسک های دژنره‌شده در سه سطح مختلف (خفیف، متوسط و شدید) در بارگذاری ریلکسیشن، با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در فرایند ریلکسیشن، با افزایش میزان دژنره شدن دیسک، سرعت جریان سیال درون آن کاهش یافته و این امر منجر به کاهش انعطاف پذیری دیسک تحت بارگذاری می گردد. هم‌چنین با بررسی نتایج مشاهده می شود که تنش ریلکسیشن دیسک دژنره‌شده‌ی سطح 3 (شدید) نسبت به دیسک بین مهره ای سالم تا حدود 16% افزایش یافته است. بررسی میزان بیرون زدگی دیسک های دژنره‌شده و دیسک سالم تحت بارگذاری، نشان می دهد که با افزایش میزان دژنره شدن دیسک، میزان بیرون زدگی آن نیز افزایش می‌یابد.