پیش بینی شکستگی برای قسمت پروگزیمال فمور با استفاده از مدل های المان محدود
بیش از 90% از 250.000 شکستگی مفصل ران که به صورت سالانه در ایالات متحده شکل می گیرد، در اثر سقوط در ارتفاع ایستایی می باشد. با این وجود، تنش های مرتبط با شکستگی فمور در اثر افتادن پیش از این مورد بررسی قرار نگرفته است. هدف ما استفاده از مدل های المان محدود سه بعدی از فمور پروگزیمال ( با حالات هندسی و ویژگی های مواد مبتنی بر مقطع نگاری های کامپیوتری کمی) برای مقایسه توزیع تنش برای حالت ایستایی با یک پا برای سقوط بر روی برآمدگی در بالا تنه به صورت جانبی می باشد. ما همچنین مایل هستیم تا ارتباط بین پیش بینی مدل در داده های کرنش سنجی در آزمایشگاه و بارگذاری حالت شکست را برای فمور جسدی که تحت این شرایط بارگذاری قرار گرفته است را مشخص کنیم. یکی دیگر از اهداف ، استفاده از مدل های پیش بینی برای مقایسه ی حساسیت مکان های مختلف تصویر برداری در فمور پروگزیمال می باشد که در پیش بینی های محیط طبیعی برای بررسی خطر شکستگی مفصل ران، مورد استفاده قرار می گیرد. در این دو بخش، مدل المان محدود خطی از دو فمور انسانی جسد بدون ارتباط با هم، ایجاد شده است. در بخش 2 ، مدل ها توسعه پیدا می کند تا بتوان ویژگی های غیر خطی را برای استخوان های متراکم و اسفنجی ، بررسی کرد. در حالی که تطابق کمی بی داده های کرنش سنجی و پیش بینی های مدل وجود نداشت، توافق دقیقی بین داده های شکست در محیط آزمایشی و مدل خطی وجود دارد، به خصوص با استفاده از یک معیار شکست کرنش موثر ون میسز. شروع تسلیم ساختاری ( در 22 و 4 درصد) و بار در حالت شکستگی ( در 8 نفر و 5 درصد) ، برای دو فموری که تحت تست قرار داشت، به صورت صحیح پیش بینی شد. برای شبیه سازی ایستایی بر روی یک پا، بیشترین تنش ایجاد شده در قسمت میله ای فشرده ای در ناحیه ی زیر قسمت اتصال فمور و لگن قرار داشت. اما برای یک سقوط شبیه سازی شده، بیشترین تنش در قسمت برامدگی در بالای تنه استخوان ران مشاهده شد. مکان مثلث وارد معمولا برای ارزیابی پوکی استخوان قرار می گیرد اما در این شرایط خیلی تحت بارگذاری قرار نگرفته بود. این یافته ها نشان می دهد که ناحیه ی بالای تنه ی استخوان ران ممکن است حساس ترین مکان برای ارزیابی خطر شکستگی به دلیل سقوط باشد و ناحیه ی زیر قسمت اتصال فمور و لگن نیز ممکن است به دلیل فعالیت های مداوم و مکرر مانند راه رفتن، تنش بالایی را تحمل کنند.
مقدمه
شکستگی لگن یکی از محسوس ترین مشکلات در جمعیت افراد بالغ می باشد و بیش از 250.000 نفر در هر سال در ایالات متحده، این مشکل را گزارش می کنند. در حالی که شواهد نشان می دهد که دوره های درمانی خاص می توانند موجب رفع مشکل استخوان از دست رفته بشوند و ریسک شکستگی را پایدار کنند، اما این درمان ها خودشان مشکلات سلامتی جدی را ایجاد می کنند. ازین رو باید درمان هایی شناسایی و نهادینه شوند که بتوان از آن ها برای کسانی که در خطر بالاتری از شکستگی قرار دارند، استفاده کرد. بر همین اساس، بسیاری از تکنیک های غیر تهاجمی برای ارزیابی ریسک شکستگی لگن در محیط طبیعی ارائه شده است. این روش ها در اصل مبتنی بر تخمین های تراکم استخوان هستند ( بر اساس استفاده از جذب سنجی نوری دوگانه یا مقطع نگاری کمی کامپیوتری) و در قسمت های مختلف در قسمت پروگزیمال فمور مورد استفاده قرار می گیرند، مانند قسمت مثلا وارد. در حالی که معمولا همبستگی های خوبی بین بارگذاری های شکستگی و تراکم استخوان برای آزمایش های محیط آزمایشگاهی گزارش شده است، موفقیت محدودی در استفاده از این معیار ها برای بیماران شکستگی مختلف چه به صورت آینده نگر یا گذشته نگر از نظر تطابق جنسیتی و سنی وجود نداشته است.
Over 90 percent of the more than 250,000 hip fractures that occur annually in the United States are the result of falls from standing height. Despite this, the stresses associated with femora! fracture from a fall have not been investigated previous!y, Our objectives were to use three-dimensional finite element models of the proximal femur (with geometries and maTerial properties based direct Iv on quantitative computed tomography) to compare predicted stress distributions for one-legged stance and for a fall to the lateral greater trochanter. We also wished to test the correspondence between model predictions and in vitro strain gage data and failure loads for cadaveric femora subjected to these loading conditions. An additional goal was to use the model predictions to compare the sensitivity of several imaging sites in the proximal femur which are used for the in vivo prediction of hip fracture risk. In this first of two parts, linear finite element models of two unpaired human cadaveric femora were generated. In Part II, the models were extended to include nonlinear material properties for the cortical and trabecular bone. While there was poor correspondence between strain gage data and model predictions, there was excellent agreement between the in vitro failure data and the linear model, especially using a von Mises effective strain failure crilerion. Both Ihe ollset of structural yielding (within 22 and 4 percent) and the load at fracture (within 8 and 5 percent) were predicted accurately for the two femora tested. For the simulation of onelegged stance, the peak stresses occurred in the primary compressive ,rabeculae of the subcapital region. However, for a simulated fall, Ihe peak stresses were in Ihe inlertrochanleric region. The Ward's triangle (basicervica/) site commonly used for the clinical assessment of osteoporosis was nol heavily loaded in either situation. These findings suggest that the intertrochanleric region may be the mOST sensitive site for the assessment of fracture risk due to a fall and the subcapita! region for fracture risk due to repetitive activities such as walking.
Introduction
Fracture of the hip is a significant problem in the adult population, with more than 250,000 cases reported per year in the United States alone [2], While evidence suggests that certain therapeutic regimens can retard bone loss and thus stabilize fracture risk [31], these treatments themselves can pose significant health risks, Therefore, it is important to identify and institute therapy for those who are at greatest risk for fracture. Accordingly, many noninvasive techniques have been proposed for the assessment of in vivo hip fracture risk. These methods are typically based on estimates of bone density (by using dual photon absorptiometry or quantitative computed tomography) at various sites within the proximal femur, such as the Ward's triangle region. While generally good correlatiom between failure loads and bone density have been reported for in vitro studies [44, 32, 9, 18,29], there has been limited success in using such measures to separate, either retrospectively or prospectively, fracture patients from age- and gendermatched controls [4, 37, 11, 25].
چکیده
مقدمه
مواد و روش های مورد استفاده
مش المان محدود
ویژگی های مواد.
معیار شکست
تست های مکانیکی در محیط آزمایشگاهی
نتایج
مباحث
Introduction
Materials and Methods
Finite Element Mesh
Material Properties
Applied Loads
Failure Criteria
In Vitro Mechanical Testing
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه