تحلیل اجزای محدود و مقایسه توزیع تنش در غضروف ها و منیسک‌های دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و پرانتزی

Abstract

در یک زانوی پرانتزی تعادل بار در دو طرف مفصل زانو به هم خورده و تنش وارده به قسمت داخلی مفصل بیشتر از مقدار آن در مقایسه با یک پای سالم است. این عارضه در بسیاری اوقات پیش رونده بوده و به تدریج منجر به سائیدگی و درد می‌شود. در این مطالعه، مدل اجزای محدود برای دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و زانوی پرانتزی در حالت ایستادن معمولی، از روی تصاویر ام‌آرآی تولید شده است و پس از بارگذاری و حل مساله، وضعیت توزیع تنش در منیسک‌ها و غضروف‌ها برای هر دو حالت به دست آمده است. نتایج به‌دست آمده، تفاوت در حداکثر تنش‌ها و تفاوت شکل نواحی توزیع تنش را نشان می‌دهد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که مقادیرحداکثر تنش فون مایسز و نیز فشار تماسی در ناحیه‌ی داخلی زانو برای زانوی پرانتزی مقادیر بسیار بالاتری در مقایسه با پای سالم دارد. در حالت ایستاده حداکثر فشار تماسی در ناحیه‌ی داخلی مفصل، تحت یک بار 400 نیوتنی که بر انتهای بالایی سر استخوان ران وارد شده، به‌ترتیب 4/527 و 7/821 مگاپاسکال برای زانوی سالم و پرانتزی به‌دست آمد. حداکثر مقادیر تنش فون مایسز در ناحیه‌ی داخلی زانو به‌ترتیب 2/821 و 6/501 مگاپاسکال به‌دست آمد. با توجه به نتایج و تفاوت در تنش‌ها، نیاز به جراحی برای متعادل کردن تنش‌ها و بارهای دو طرف زانو برای بیمار مبتلا به واروس زانو ضروری است. میزان تصحیح را می‌توان علاوه بر بررسی هندسه مفصل، با مطالعه‌ی تفاوت تنش‌ها در دو طرف مفصل به شیوه‌ی دقیق‌تری تعیین کرد.