تحلیل اجزاء محدود هندسه های مختلف پروتز مفصل ران ساخته شده از مواد توزیع شده تابعی به منظور کاهش سپر تنشی در یک سیکل راه رفتن

تعویض کامل مفصل ران دارای مشکلات و چالش های زیادی است که یکی از مهم ترین و برجسته ترین آن، پدیدi سپر تنشی (stress shielding) است؛ به این ترتیب که وقتی مدول الاستیسیته پروتز بالاتر از استخوان باشد، بیشتر بار فیزیولوژیکی به ایمپلنت منتقل می شود و استخوان بار کمی را دریافت می کند و برطبق قانون وولف استخوان تحلیل می رود. راه حل برای به حداقل رساندن پدیدة سپر تنشی و به دنبال آن تقویت رشد استخوان، استفاده از مواد با مدول الاستیسیته کمتر و نزدیک به استخوان برای پروتزهای مفصل ران است. لذا استفاده از مواد کامپوزیتی بیشتر مشاهده می شود و در بین این مواد هم، مواد توزیع شدة تابعی (fgms) نتایج بهتری را نسبت به مواد دیگر نشان داده اند. نوآوری ها و اهداف این مقاله، شامل این موارد است: (1) استفاده از مواد متخلخل توزیع شده تابعی، (2) بررسی شکل های مختلف این نوع پروتزها و رسیدن به بهینه ترین حالت، (3) مدلسازی عددی برای مقایسه با تحلیل اجزا محدود و (4) استفاده از داده های مربوط به بارهای فیزیولوژیکی وارد بر پروتز در یک سیکل راه رفتن. به این منظور از 9 هندسة پروتز ران طراحی شده بر اساس 3 پروفیل و 3 سطح مقطع دایره، بیضی و ذوزنقه برای انجام تحلیل اجزاء محدود استفاده شد. نتایج نشان داد که پروتزهای با سطح مقطع دایره بهتر از دو سطح مقطع دیگر و همچنین پروفیل 1 بهتر از پروفیل های دیگر، سپر تنشی را کاهش می دهند.