تخمین عددی توزیع تنش در ایمپلنت‌های فمورال thr و hr به کمک تحلیل اجزای محدود در نرم افزار abaqus

جراحی تعویض کامل (thr) یا جزئی (hr) مفصل ران از روش‌های رایج درمان آرتروز و شکستگی گردن مفصل ران است، اما چالش‌هایی نظیر استرس‌شیلدینگ، لق‌شدگی و شکست ایمپلنت بر عملکرد مناسب ایمپلنت تاثیر گذاشته و نیازمند تحلیل دقیق بیومکانیکی برای بهبود نتایج در این مسئله است. این پژوهش با استفاده از تحلیل اجزای محدود (fea) در نرم‌افزار abaqus، رفتار مکانیکی ایمپلنت‌های thr و hr را تحت بارگذاری‌های فیزیولوژیکی شبیه‌سازی کرد. مدل‌های سه‌بعدی ایمپلنت‌ها و استخوان فمور با آلیاژهای تیتانیوم گرید 5، کروم‌کبالت و فولاد زنگ‌نزن ss316l طراحی و مش‌بندی شدند. توزیع تنش فون‌میزس در نواحی سر و ساقه ایمپلنت‌ها بررسی شد و تحلیل آماری با پایتون (تست‌های shapiro-wilk، kruskal-wallis و dunn’s) انجام گرفت، رویکردی که در مطالعات مشابه کمتر دیده شده است. نتایج نشان داد که ناحیه ساقه تحت تنش‌های بیشتری به‌ویژه در کروم‌کبالت (017/60 مگاپاسکال برای thr و 384/7 مگاپاسکال برای hr) قرار خواهد گرفت. تیتانیوم گرید 5 به دلیل مدول الاستیسیته پایین‌تر، تنش کمتری ایجاد کرده و گزینه مناسب‌تری برای کاهش خطر شکست خستگی است. تحلیل‌های آماری تفاوت معنادار در رفتار مواد را تایید کرد و همبستگی بالای تنش در ساقه (67/0) بر اهمیت طراحی مناسب این ناحیه تاکید داشت. هدف این پژوهش نشان دادن اثر انتخاب جنس و طراحی دقیق ساقه بر تنش حداکثری ایمپلنت در جراحی‌های جایگزینی استخوان فمور است که نتایج با تعملکرد و دوام ایمپلنت‌ها را میتواند بهبود ببخشد و در فرآیندهای تولید ایمپلنت‌های پزشکی کمک کند.