تحلیل اجزای محدود و مقایسه توزیع تنش در یک نمونه ی مفصل زانوی پرانتزی قبل و بعد از انجام عمل مجازی استئوتومی

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. معمول ترین نوع جراحی برای ایجاد تعادل در بار مفصل، جراحی موسوم به استیوتومی قسمت بالای تیبیا است.

در این مطالعه، مدل سه بعدی برای یک نمونه ی مفصل زانوی پرانتزی از روی تصاویر ام آر آی تولید شده است. سپس مدل نمونه ی دوم برای همان مفصل بعد از انجام عمل مجازی استیوتومی گوه بسته، تولید شده است. برای وضعیت ایستادن معمولی، پس از بارگذاری و حل مساله، وضعیت توزیع تنش در منیسک و غضروف های مفصل با استفاده از روش اجزای محدود برای هر دو حالت به دست آمده است.

نتایج نشان می دهد که مقادیر حداکثر تنش فون میسز (حداکثر اعوجاج) و نیز فشار تماسی برای زانوی پرانتزی مقادیر بسیار بالاتری نسبت به پای عمل شده دارد. حداکثر فشار تماسی، تحت یک بار 400 نیوتنی که بر انتهای بالایی سر استخوان فمور وارد شده، برای زانوی پرانتزی قبل از عمل 821/7 مگاپاسکال در منیسک داخلی و برای زانوی عمل شده 099/4 مگاپاسکال و در منیسک خارجی به دست آمد. همچنین حداکثر تنش فون میسز برای قبل و بعد عمل به ترتیب 501/6 و 488/3 مگاپاسکال بود که هر دو در منیسک داخلی دیده شدند.

پس از شبیه سازی و تحلیل اجزای محدود، نتایج توزیع تنش نشان داد که تنش ها پس از عمل، توزیع مناسب تری پیدا می کنند و به مقادیر یک پای سالم نزدیک تر می شوند.