توصيفگر ها :
آلياژهاي حافظه‌دار , كاشتينه حافظه‌دار , متقارن‌سازي تارهاي صوتي , فلج يكطرفه تارهاي صوتي , جراحي چارچوب حنجره , كاشت كاشتينه
چكيده فارسي :
فلج يكطرفه تارهاي صوتي بيماريي است كه به واسطه آسيب به يكي از جفت اعصاب راجعه حنجره انسان به وقوع مي‌پيوندد. يكي از پيامدهاي اصلي اين بيماري فلج شدن يكي از تارهاي صوتي و ايجاد اختلال در صحبت كردن بيمار است. در حال حاضر به منظور درمان اين بيماري روش‌هاي متنوعي پيشنهاد شده است. روش‌هاي كاشت كاشتينه و متناسب‌سازي تارهاي صوتي از مهم ترين و كارآمدترين روش‌هاي پيشنهادي بر پايه جراحي چارچوب حنجره هستند كه در پژوهش حاضر نيز به طراحي و شبيه‌سازي كاشتينه‌اي با استفاده از آلياژهاي حافظه‌دار پرداخته شده است. آلياژهاي حافظه‌دار كه موادي با قابليت بازيابي شكل خود پس از تغيير شكل غيرالاستيك هستند، در پژوهش حاضر وظيفه‌ي بازگرداندن پويايي و حركت به تار صوتي فلج شده را ايفا مي‌كنند. اين امر با استفاده از رفتار حافظه‌داري آلياژهاي حافظه‌دار، طراحي و شبيه‌سازي شده است. كاشتينه حافظه‌دار طراحي شده اين امكان را به تار صوتي فلج شده باز مي‌گرداند كه رفتار طبيعي خود را شبيه‌سازي كرده و در زمان صحبت كردن و تنفس بيمار، موقعيت تار صوتي فلج شده را تغيير نمايد. اين امر موجب شده كه فضاي چاكناي در زمان تنفس بيمار به واسطه عدم ثابت شدن تار صوتي فلج شده توسط كاشتينه محدود نگردد. طراحي كاشتينه داخل نرم افزار اينونتور نسخه 2017 انجام گرفته و همچنين مدلي دو بعدي از هندسه حنجره در نرم افزار آباكوس نسخه 2019 مدل‌سازي و شبيه‌سازي شده و مراحل جا زدن و عملكرد كاشتينه در جاي خود نيز مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. شايان ذكر است كه مرحله جا زدن كاشتينه حافظه‌دار به صورت الاستيك - پلاستيك و با وارد كردن خواص به صورت نقطه به نقطه در نرم افزار شبيه‌سازي شده است. همچنين مرحله عملكرد و بروز رفتار حافظه‌داري كاشتينه نيز با در نظر گرفتن فرضي تغييرات دما به نسبت تغييرات زمان حل مسئله، با توجه به استفاده از حلگر صريح و به كمك تغييرات مدول الاستيك با دو روش متفاوت انجام گرفته است. علاوه بر اين مدلي آزمايشگاهي و تجربي نيز بر اساس شبيه‌سازي‌هاي صورت گرفته در نرم افزار تهيه و ساخته شده و در عمل نيز مفهوم و عملكرد كاشتينه حافظه‌دار طراحي و ارائه شده مورد آزمون و آزمايش قرار گرفته است. همچنين شايان ذكر است كه كاشتينه طراحي شده به منظور انجام آزمون‌ها به كمك دو سيم آلياژ حافظه‌دار نايتينول، كه از شركت Memry خريداري شده، ساخته شده است. كليه خواص مواد و بافت‌هاي موجود سعي شده است كه تا حدود زيادي، هم در حل‌هاي اجزاء محدود و هم در آزمون‌هاي تجربي مشابه يكديگر در نظر گرفته شوند و به منظور اثبات اين موضوع نيز آزمون‌ها و آزمايش‌هاي مختلف صورت گرفته است. در نهايت نيز به مقايسه كمي و كيفي نتايج حاصل از هر دو مدل شبيه‌سازي شده اجزاء محدود و آزمايشگاهي پرداخته شده است. از مقايسه نتايج مشخص مي‌گردد كه مدل اجزاء محدود شبيه‌سازي شده با تقريب‌هاي مناسبي در اكثر بخش‌ها قادر به شبيه‌سازي و مدل‌سازي آنچه در آزمايش‌ها نيز اتفاق افتاده، بوده است. همچنين امكان اجرا و بيان مفهوم ايده و نوآوري طرح شده در پژوهش حاضر نيز تا حدود زيادي در هر دو شبيه‌سازي اجزاء محدود و آزمايشگاهي مسئله نمايان گرديده است. از مهم‌ترين مزايا كاشتينه حافظه‌دار ارائه شده مي‌توان به بازگرداندن پويايي و هوشمندي به تار صوتي فلج شده، عدم وجود محدوديت در جا زدن كاشتينه توسط پزشك به دليل وجود خاصيت حافظه‌داري كاشتينه و عدم نياز به ثابت‌سازي و يا بخيه كردن كاشتينه حافظه‌دار در مكان خود به واسطه حافظه‌داري كاشتينه اشاره نمود. در نهايت از مهم‌ترين معايب كاشتينه حافظه‌دار ارائه شده مي‌توان به ايجاد محدوديت براي بيمار به دليل نياز به بازيابي گرمايي خارجي براي فعال و غيرفعال نمودن كاشتينه و همچنين عدم كاركرد مناسب و از دست دادن هوشمندي و پويايي كاشتينه به دليل افزايش ناگهاني دماي محل كاشت بنا به وقوع هر دليلي از جمله تب كردن بيمار اشاره كرد. شايان ذكر است كه اين امر صرفا موجب مي‌گردد كه كاركرد كاشتينه همچون ساير كاشتينه‌هاي غير هوشمند شده و هيچ گونه عوارض و يا مشكلاتي را براي بيمار به همراه نخواهد داشت.
چكيده انگليسي :
Unilateral paralysis of the vocal cords is a disease that occurs due to damage to one of the pairs of recurrent nerves of the human larynx. One of the main consequences of this disease is the paralysis of one of the vocal cords and disruption of the patient's speech. Currently, various methods have been proposed to treat this disease. The methods of implant implantation and vocal cord medialization are among the most important and efficient methods proposed based on laryngeal framework surgery, and in the present research, the design and simulation of implant using shape memory alloys have been discussed. Shape memory alloys, which are materials with the ability to recover their shape after inelastic deformation, play the role of restoring dynamism and movement to the paralyzed vocal cord in the present study. This is designed and simulated using the shape memory effect of shape memory alloys. The designed shape memory implant restores the possibility to the paralyzed vocal cord to simulate its natural behavior and change the position of the paralyzed vocal cord when the patient speaks and breathes. This has caused that the glottis space is not limited during the patient's breathing due to the failure of the paralyzed vocal cord to be fixed by the implant. The design of the implant was done in Inventor software version 2017 and also a two-dimensional model of the geometry of the larynx was modeled and simulated in Abaqus software version 2019 and the steps of placement and performance of the implant in its place were also analyzed. It is worth noting that the stage of placing the shape memory implant is simulated in an elastic-plastic way and by entering the properties point by point in the software. Also, the performance stage and emergence of implant shape memory behavior have been done by two different methods, taking into account temperature changes in relation to problem solving time changes, according to the use of explicit solver and with the help of elastic modulus changes. In addition, a laboratory and experimental model has been prepared and built based on the simulations made in the software, and in practice, the concept and performance of the designed and presented shape memory implant has also been tested. It is also worth noting that the implant designed to perform the tests was made with the help of two Nitinol shape memory alloy wires, purchased from Memry Corporation. All the properties of existing materials and textures have been tried to be considered similar to each other both in the finite element solutions and in the experimental tests, and in order to prove this issue, various tests and experiments have been conducted. Finally, the quantitative and qualitative comparison of the results obtained from both simulated models of finite elements and experimental tests has been done. From the comparison of the results, it is clear that the simulated finite element model with suitable approximations in most parts was able to simulate and model what happened in experiments. Also, the possibility of implementing and expressing the concept of the idea and innovation proposed in the current research has been shown to a large extent in both the simulation of finite elements and experimental tests of the problem. Among the most important advantages of the provided shape memory implant can be pointed out the restoration of dynamism and intelligence to the paralyzed vocal cord, the absence of restrictions in placing the implant by the doctor due to the presence of the implant's shape memory effect, and no need to fix or stitch the shape memory implant in place due to the shape memory of the implant.
