بررسی پایداری دستگاه ثابت کننده خارجی یک طرفه موتوردار طراحی شده جهت رفع فقدان استخوانی در حالت دینامیکی با استفاده از شبیه سازی المان محدود

هم‌راستا نمودن استخوان‌های شکسته شده با استفاده از ثابت کننده خارجی یک طرفه استخوان، امروزه رواج یافته است، ولی تنظیم آنها برای نگه داشتن تکه های استخوان از چهار ناحیه و جابجایی آنها با شل نمودن پیچ‌ها به منظور استخوان سازی موجب بروز خطا و در نتیجه موجب مشکلات متعدد می‌گردد. هدف از تحقیق حاضر، اطمینان از پایداری و استحکام دستگاه ثابت کننده خارجی یک طرفه استخوان مجهز به چهار موتور می باشد که قادر است با استفاده از موتورها تکه های استخوان را از چهار ناحیه بدون خطا و با دقت مطلوب جابجا کند. این دستگاه در نرم افزار سالیدورکز طراحی می گردد. سپس، با استفاده از روش تحلیل المان محدود در نرم افزار انسیس، شبیه سازی ها و تحلیل های دستگاه انجام می شود. نتایج شبیه سازی ها در حالت دینامیکی در مدت زمان 1 ثانیه، اعمال نیروهای فشاری 150نیوتنی و 130 نیوتنی و اعمال نیروی 150 نیوتنی خمش هشت نقطه ای، پایداری دستگاه را تایید می‌نماید و با اعمال گشتاور پیچشی 8 نیوتن متری، دستگاه همچنان پایداری خود را حفظ می نماید. نتایج نشان می دهد که دستگاه طراحی شده از پایداری، صلبیت و استحکام لازم جهت ثابت نگه داشتن استخوان برخوردار است. علاوه بر این، این دستگاه می تواند تکه های استخوان را به صورت دقیق با استفاده از واحد کنترل الکترونیکی موتورها به‌منظور استخوان‌سازی جابجا کند. بنابراین، ساخت و استفاده از دستگاه در جراحی های ارتوپدی توصیه می شود.

investigating the stability of motorized unilateral external bone fixators to recover the destroyed bones in dynamic mode using the finite element simulation

nowadays, the alignment of broken bones using unilateral external fixators has been popular. however, their adjustment to hold bone pieces from four areas and move them by loosening the screws for ossification is associated with errors and consequently various problems. the present study aims to assess the stability and strength of a unilateral external fixator equipped with four motors, which is able to accurately move the bone pieces from four areas using the motors without error. the device is designed in solidworks software. then, its simulations and analyzes are performed using the finite element method in ansys software. the results of the simulations in dynamic mode in a period of 1 s, compressive forces of 150 n and 130 n, and eight-point bending force of 150 n confirm the stability of the device and by applying a twisting torque of 8 nm, the device still maintains its stability. the results show that the designed device has the necessary stability, rigidity, and strength to keep the bone stable. moreover, using the electronic control unit of the motors, this device can precisely move the bone pieces for ossification. therefore, it is recommended to manufacture and use this device in orthopedic surgeries.