پديد آورنده :
رستميان، ريحانه
عنوان :
بهينه سازي آرايش پيچ ها و ابعاد صفحه ي نگهدارنده براي شكستگي هاي استخوان ران با استفاده از روش اجزا محدود
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد
استاد مشاور :
محمد سيلاني
توصيفگر ها :
استخوان ران پا , روش المان محدود , صفحه ي نگهدارنده ي قفل-شونده , بهينه سازي
استاد داور :
محمود كدخدايي، سعيد بهبهاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/04/01
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/04/01
چكيده فارسي :
چکیده يکی از شکستگیهای شايع در اسکلت بدن شکستگی استخوان ران پا میباشد اين استخوان بلندترين استخوان بدن انسان و از اصلیترين اعضا در تحمل وزن بدن است بنابراين سالمت آن برای ادامهی فعالیت انسان ضروری است يکی از روشهای درماانی رايا برای درمان شکستگی استخوان ران پا استفاده از پیچ و صفحهی نگهدارنده به عنوان ثابت کننده است صفحهی نگهدارندهی قفلشاونده با توجه به برتریهايی که نسبت به صفحههای قبلی دارد يکی از بهترين گزينههای انتخابی برای جاراح اسات باا توجاه باه طیاف وسایع بیماران هدف انتخاب روش درمانی و در پی آن تجهیزات مناسب به عنوان ثابت کننده اهمیت زيادی پیدا میکناد لاذا هادف از انجاام اين پژوهش بهکارگیری روش المان محدود برای بهینهسازی چیدمان پیچها و ابعاد صفحه بر مبناای شکساتگی وارده بار بیماار باه منظاور فراهم آمدن ثبات مورد نیاز برای مجموعهی استخوان و ايمپلنت و کاهش اثرات ناشی از پديدهی سپر تنشی است مطالعات انجام شاده در اين زمینه عمدتا به بررسی چینش پیچها بار روی شکساتگیسااده محادود مایشاود پاژوهشهاای انجاام شاده بار روی صافحههاای نگهدارنده نیز غالبا بر اساس هندسهی بیمار و بدون در نظر گرفتن مشخصههای مکانیکی است در ايان پاژوهش باا اساتفاده از الگاوريتم ژنتیک الگوريتمهايی جهت بهینهسازی چینش پیچها برای صفحه با ابعاد ثابت و بهینهسازی ابعاد صفحهی نگهدارندهی قفلشونده بارای آرايش ثابت پیچ برای شکستگی دلخواه صفحهی شکستگی با زاويهی متفاوت و فاصلهی دلخواه از مرکز تنهی استخوان مورد بررسای قرار گرفت به منظور صحتسنجی الگوريتم نوشته شده و نتاي آن بهینهسازی آرايش تعداد 6 پیچ بر روی صفحه باا انادازهی معلاوم باا توجه به قیود فیزيکی مسئله و تعريف بیشینهی جابجايی به عنوان تابع هدف برای شکستگی ساده در مرکز تنهی استخوان ران انجام شاد نتیجهی چینش بهینهی پیچها همسو با پژوهشهای پیشین واقع شد همچنین با استفاده از چینشهای بهینه برای تعداد 4 تا 21 پیچ تعداد 6 پیچ نیز به عنوان تعداد پیچ بهینه انتخاب شد که خود با نتیجهی ساير پژوهشها مطابقت دارد در ادامه چیدمان بهینه و ابعاد صفحهی قفل شونده برای سه نوع شکستگی ساده در مرکز تنهی استخوان شکستگی باا زاوياهی 16 درجاه در وساط اساتخوان و شکساتگی خاارج از مرکز استخوان بررسی شد نتاي اين بهینهسازی و شبیهسازی ساير انواع شکستگیها میتواند کماک شاايانی را باه جاراح بارای انتخااب صفحهی مناسب با شکستگی و در ادامه نحوهی جايگذاری پیچها بر روی صفحهی نگهدارنده پیش از آغاز عمل کند کلم ات کلی دی اسااتخوان ران پااا روش المااان محاادود صاافحهی نگهدارناادهی قفاالشااونده و بهینااهسااازی
چكيده انگليسي :
Optimization of Screw Layout and LC Plate Dimension for Femoral Fracture with Finite Element Method Reyhaneh Rostamian reyhaneh rostamian@me iut ac ir Date of Submission 2019 05 28 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Saeid Ziaei Rad szrad@cc iut ac irAbstractOne of the most common fractures in the skeletal body is the femoral fracture This bone is thelongest bone in the human body and it endures human weight Therefore its health is essential forhuman activities One of the relevant treatment for femoral fractures is using a screws and plate asan internal fixator The locking compression plate is one of the best choices for the surgeon withrespect to its superiority over the previous plates Regarding the wide range of patients choosinga healing technique and appropriate equipment is notably important Therefore the purpose of thisstudy was to apply a finite element method to optimize the configuration of screws and platedimensions based on the fracture on the patient in order to provide the stability which is neededfor the bone and implant assembly and reduce the effects of the stress shielding phenomenon Studies conducted in this field mainly focus on screw configuration in simple fractures Researchon plates is also often based on the patient s geometry regardless of mechanical characteristics Inthis research discrete genetic optimization method were used to optimize the screws combinationfor a fixed dimension plate and optimize the LC plate dimensions for a fixed screw arrangementfor desired fracture in bone fracture s plate with different angle and distance from the center offemoral shaft The program and its results were validated by the optimization of the arrangementof 6 screws on the LC plate with a determinate dimensions according to the physical constraintsof the problem and the definition of the maximum displacement of the fractured femur with theLCP system as the objective function for simple fracture in the center of femoral shaft The resultof the optimal screw arrangement was in line with the previous research which reported inliterature Also using optimal layouts for 4 to 12 screws 6 screws were selected as the optimalscrew number which matches with the results of other studies The optimal screw s layout and thedimensions of the locking plate for three simple types of fractures fractures in the center of thefemoral shaft a fracture with a 60 degree angle in the middle of the bone and a fracture outsidethe center of the bone were examined The results of these optimizations and the simulation ofother types of fractures can help the surgeon to select the appropriate plate according to a fracture as well as screw configuration on the LC plate before the operation begins Keywords Finite Element Method Locking Compression Plate Femur and Optimization
استاد راهنما :
سعيد ضيايي راد
استاد مشاور :
محمد سيلاني
استاد داور :
محمود كدخدايي، سعيد بهبهاني
