مقاله کامل پژوهشی
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
علیرضا هاشمی فرد؛ ناصر فتورائی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، صفحه 1-12
چکیده
شریان کرونری وظیفة خونرسانی به عضله قلب را بر عهده دارد. این شریان در هر چرخه قلبی بر اثر حرکت قلب تغییرشکل میدهد. در این پژوهش تأثیر این تغییر شکل، بر همودینامیک شریان کرونری بررسی شده است. حرکت به صورت اعمال انحنایی متغیر با زمان، بر هندسة شریان کرونری مدلسازی شده است. به طوری که یک مدل از شریان کرونری ساخته شده و حرکت انتهای آن ...
بیشتر
شریان کرونری وظیفة خونرسانی به عضله قلب را بر عهده دارد. این شریان در هر چرخه قلبی بر اثر حرکت قلب تغییرشکل میدهد. در این پژوهش تأثیر این تغییر شکل، بر همودینامیک شریان کرونری بررسی شده است. حرکت به صورت اعمال انحنایی متغیر با زمان، بر هندسة شریان کرونری مدلسازی شده است. به طوری که یک مدل از شریان کرونری ساخته شده و حرکت انتهای آن به گونهای اعمال شده است که انحنای متغیر بوجودآمده در آن، در محدودة فیزیولوژیک باشد. پس از گسستهسازی، محاسبات عددی انجام شده و تأثیر حرکت شریان، بر دبی جریان عبوری خون در آن بررسی شده است. ضمن بررسی صحت مدلسازی، نتایج حاصل به شکل منحنیهایی از دبی جریان خون نسبت به زمان مورد بحث قرار گرفتهاند. این نتایج مؤید این است که حرکت شریان بر دبی جریان خون در مقاطعی از طول شریان که به لحاظ آناتومی حرکت بیشتری داشته است، تأثیر بیشتری گذاشته و حتی بیشینة جریان را از زمان دیاستول به سیستول منتقل کرده است. این در حالی است که در این مناطق، جریان معکوسی نیز در زمان وقوع حداکثر دبی جریان در همسایگی ورودی شریان مشاهده میشود.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک استخوان
محمد مهدی خانی؛ محمد تفضلی شادپور؛ فرزانه آقاجانی؛ پیمان نادری
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، صفحه 13-20
چکیده
تحلیل تنش، ابزار مناسبی در براورد نواحی آسیبپذیر در مقابل بارگذاریهای متناوب ناشی از جویدن و دیگر کارکردهای فیزیولوژیک بافت دندانی است. این مطالعه تأثیرویژگی ویسکوالاستیسیته اجزای دندانی را در توزیع تنش دردندان سانترال فک بالا، تحت بارگذاری دینامیکی بااستفاده از مدلسازی اجزای محدود بررسی کرده است. حساسیت تنش به خاصیت ویسکوالاستیک ...
بیشتر
تحلیل تنش، ابزار مناسبی در براورد نواحی آسیبپذیر در مقابل بارگذاریهای متناوب ناشی از جویدن و دیگر کارکردهای فیزیولوژیک بافت دندانی است. این مطالعه تأثیرویژگی ویسکوالاستیسیته اجزای دندانی را در توزیع تنش دردندان سانترال فک بالا، تحت بارگذاری دینامیکی بااستفاده از مدلسازی اجزای محدود بررسی کرده است. حساسیت تنش به خاصیت ویسکوالاستیک بررسی شده ونتایج بیانگر کاهش دامنةتنشدینامیک به ازای افزایش خاصیت ویسکوالاستیک استکه بیشترین تأثیردرمحل اتصال مینا با سمان و سپس در اتصال با عاج مشاهده شده است. خاصیت ویسکوالاستیک به توزیع یکنواختتر تنش در دندان کمک میکند و این امر به دلیل کاهش دامنة موج تنش و کاهش نسبت بیشینه به کمینة موج تنش است. افزایش خاصیت ویسکوالاستیک باعث اختلاف فاز بین موج بار و تنش میشودکه این امر با توجه به میرایی موج تنش و انتشار آهستة این موج به مقدار بیشینه کمتر تنش پس از انعکاس موج تنش در مرزهای اجزا میانجامد.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک استخوان
محمد نیکخو؛ محمد حقپناهی؛ جا لین وانگ؛ محمد پرنیانپور
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، صفحه 21-32
چکیده
پیشبینی نحوة ارتباط انواع بارهای مکانیکی با ضایعات دیسک بین مهرهای-که برای شناسایی عوامل ریسک بسیار مهم است- صرفاً با انجام آزمایش بر روی موجودات زنده یا بر روی نمونههای جسد انسان بسیار مشکل است. روشهای المان محدود میتواند راهحل مناسبی در مطالعات یاد شده محسوب شود و رفتار بیومکانیکی دقیقتری را از دیسک حاصل کند. لذا هدف ...
بیشتر
پیشبینی نحوة ارتباط انواع بارهای مکانیکی با ضایعات دیسک بین مهرهای-که برای شناسایی عوامل ریسک بسیار مهم است- صرفاً با انجام آزمایش بر روی موجودات زنده یا بر روی نمونههای جسد انسان بسیار مشکل است. روشهای المان محدود میتواند راهحل مناسبی در مطالعات یاد شده محسوب شود و رفتار بیومکانیکی دقیقتری را از دیسک حاصل کند. لذا هدف اصلی این مقاله، استخراج مدل المان محدود تقارن محوری پروالاستیک غیرخطی یک بخش حرکتی ناحیه کمری ستون فقرات است تا بتوان بر مبنای آن به مطالعه رفتار بیومکانیکی وابسته به زمان آن پرداخت. پس از مقایسة نتایج مدلهای رفتاری مختلف در تحلیل شبه استاتیک و تشریح مدل پروالاستیک، نتایج بارگذاریهای خزش کوتاهمدت، خزش بلند مدت و بارگذاریهای چرخهای ارزیابی شده است. تطابق مناسب نتایج با یافتههای آزمایشگاهی موجود در منابع تحقیق مبین صحت پیشبینی مدل در ارائه رفتار بیومکانیکی وابسته به زمان یک بخش حرکتی است. بنابراین برپایة این مدل صحهگذاری شده، میتوان به مطالعه نقش بارگذاریهای دینامیکی مختلف به عنوان عوامل ریسک در شروع فرایند تخریب دیسک بین مهرهای پرداخت.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک استخوان
بهنود حقیقی؛ مسعود طهانی؛ غلامرضا روحی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، صفحه 33-44
چکیده
پیچهای اورتوپدی ابزار رایجی برای تثبیت استخوان شکسته محسوب میشوند. شل شدن پیچها در اثر نبودن تنش کافی در استخوان مجاور پیچ و جذب استخوان ناشی از آن، یکی از عوامل موفق نبودن ترمیم شکستگیها است. در این مطالعه، پیچ اورتوپدی هدفمند از ماده تیتانیوم و هیدروکسی اپتایت، Ti-Hap، همراه استخوانهای اسفنجی و متراکم در نرمافزار اجزای ...
بیشتر
پیچهای اورتوپدی ابزار رایجی برای تثبیت استخوان شکسته محسوب میشوند. شل شدن پیچها در اثر نبودن تنش کافی در استخوان مجاور پیچ و جذب استخوان ناشی از آن، یکی از عوامل موفق نبودن ترمیم شکستگیها است. در این مطالعه، پیچ اورتوپدی هدفمند از ماده تیتانیوم و هیدروکسی اپتایت، Ti-Hap، همراه استخوانهای اسفنجی و متراکم در نرمافزار اجزای محدود، مدلسازی شده است. پارامتر انتقال تنش، STPو پارامتر انتقال چگالی انرژی کرنشی، SEDTPتعریف میشود که به ترتیب نسبت تنش و نسبت چگالی انرژی کرنشی را در دندانههای پیچ به نقاط مجاور در استخوان بیان میکنند. مقادیر کم این پارامترها انتقال ضعیف تنش و چگالی انرژی کرنشی را به استخوان مجاور نشان میدهد که نشانهای از پدیده مضر سپر تنش است. نتایج این تحقیق نشان داد که مقدار پارامترهای STPو SEDTP، برای پیچ هدفمند در مقایسه با پیچ فلزی، بیشتر است. بعلاوه با کاهش مدول الاستیسیته جزء فلزی و با افزایش جزء حجمی سرامیک، آثار منفی سپر تنش کاهش مییابد. برای پیچی که دارای یک قسمت همگن و یک قسمت هدفمند است؛ هر چه طول قسمت هدفمند بیشتر باشد، پارامترها مقدار بزرگتری را نشان میدهند. بنابراین اثر سپر تنشی و مقدار شلشدگی پیچ کاهش مییابد. همچنین هر چه قسمت هدفمند در موقعیتی نزدیکتر به دندانههای ابتدایی قرار گیرد، مقدار پارامترهای STPو SEDTP، افزایش مییابد. به علاوه نتایج نشان داد با کاهش توان ترکیب توزیعی که نشاندهندة نحوه تغییر ترکیب هدفمند از فلز به سرامیک است، مقدار پارامترها افزایش مییابد. نتایج این تحقیق با مطالعات بالینی و آزمایشگاهی در دسترس، تطابق خوبی دارد.
مقاله کامل پژوهشی
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
برهان الحسینی همدانی؛ مهدی نویدبخش؛ حسین احمدی تفتی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، صفحه 45-56
چکیده
در این مقاله، خواص مکانیکی عروق انسان به ویژه رفتار عروقی که برای انجام پیوند بایپس قلبی استفاده میشوند؛بررسی شده است.متأسفانه بیش از 30% پیوندهایی که از سافنوس استفاده میکنند، ظرف مدت 10 سال دوباره مسدود میشوند؛ در حالیکه شریان مامری نتایج بهتری را نشان داده است. در این تحقیق به بررسی رفتار الاستومکانیک رگ سافنوس انسان پرداخته ...
بیشتر
در این مقاله، خواص مکانیکی عروق انسان به ویژه رفتار عروقی که برای انجام پیوند بایپس قلبی استفاده میشوند؛بررسی شده است.متأسفانه بیش از 30% پیوندهایی که از سافنوس استفاده میکنند، ظرف مدت 10 سال دوباره مسدود میشوند؛ در حالیکه شریان مامری نتایج بهتری را نشان داده است. در این تحقیق به بررسی رفتار الاستومکانیک رگ سافنوس انسان پرداخته شده که در عمل بایپس به طور متداول استفاده میشود. رفتار تنش کرنش نمونههای انسانی تهیه شده در این مطالعه پس از آنکه انجام آزمایش بارگذاری سیکلی و کشش یکنواخت، با یک تابع ریاضی مدلسازی شدهاند. نتایج نشان میدهد که استحکام طولی این رگ به طور متوسط دو برابر استحکام عرضی آن است و این در حالی است که کرنش عرضی سافنوس بطور متوسط 74% از کرنش طولی آن بیشتر است. بنابراین مدول الاستیسیته این رگ در راستای طولی بیشتر از مدول آن در راستای عرضی است. با ادامه دادن کشش تا گسیختگی کامل رگ نمونههای طولی پس از استحکام با شیب زیاد تا پارگی کامل پیش میروند و رگ به طور کامل گسیخته میشود، در حالیکه نمونههای عرضی با شیب ملایمتری تا گسیختگی کامل پیش میروند و این مطلب ناشی از جهتگیری فیبرهای کلاژن است.
مقاله کامل پژوهشی
انتقال حرارت زیستی
محمد شمس کلاهی؛ عطاءاله هاشمی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، صفحه 57-66
چکیده
با گسترش تکنولوژی در سطح دنیا و افزایش روزافزون تجهیزات اشتعالزا و به سبب آن افزایش میزان مرگ و میر بر اثر جراحات ناشی از سوختگی شایسته است پدیده سوختگی از مبحث مهندسی پزشکی و دیدگاه بیومکانیکی بررسی شود. علاوه بر این آب و هوای گرم نیز باعث ایجاد صدمات سوختگی و تخریب بافت پوستی میشود. در روزهای گرم تابستان افراد زیادی بر اثر گرمازدگی، ...
بیشتر
با گسترش تکنولوژی در سطح دنیا و افزایش روزافزون تجهیزات اشتعالزا و به سبب آن افزایش میزان مرگ و میر بر اثر جراحات ناشی از سوختگی شایسته است پدیده سوختگی از مبحث مهندسی پزشکی و دیدگاه بیومکانیکی بررسی شود. علاوه بر این آب و هوای گرم نیز باعث ایجاد صدمات سوختگی و تخریب بافت پوستی میشود. در روزهای گرم تابستان افراد زیادی بر اثر گرمازدگی، تبخیر زیاد آب بدن و سوختگی فوت میکنند، در نتیجه مطالعه حرارتی پوست میتواند به درک بهتر سیستم کنترل دمای بدن کمک کند و باعث پیشرفت در حوزه محافظهای پوستی و استانداردهای ایمنی شود. در محیط گرم، تعرق مهمترین عامل برای تغییر دما، بر اساس سیستم تنظیم دمای بدن است. در این پژوهش ابتدا فرمولبندی و حل به روش تفاضل محدود معکوس مدل با روش زاو و همکاران ارزیابی شده است. سپس برای بسط دادن مدل انتقال حرارت زیستی پنس با اضافه کردن جملة تبخیر به شرط مرزی سطح پوست و تغییر شرایط مرزی و افزودن مؤلفه تبخیر به آن، نتایجی در مورد توزیع دما در پوست بدست آمده است. این مدل برای تحلیل اثر تغییر دمای محیط، شرایط محیطی مختلف و فعالیت بدنی مشخص بر دمای گذرای پوست و همچنین برای تعیین دمای نهایی بافت زنده به کار گرفته شده است. نتایج نشان میدهد در صورت عدم تعرق، دمای بدن به سرعت افزایش یافته؛ گرمازدگی و سوختگی رخ خواهد داد و نیاز فوری به نوشیدن آب خواهد بود. همچنین افزایش دمای محیط، محل بیشینه درجه حرارت را به سطح پوست منتقل میکند. برای مثال، بیشترین مقدار دما در mm9و mm 6/7از سطح پوست به ترتیب برای دمای محیط50°C و60°C رخ میدهد؛ یعنی بیشترین آسیب دیدگی حرارتی در این محل واقع میشود.
مقاله کامل پژوهشی
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
حامد خالصی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، صفحه 67-78
چکیده
محققان بیومکانیک معتقدند که شریانها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی میشوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی میتوانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیهسازی عددی از نرمافزار ADINAاستفاده ...
بیشتر
محققان بیومکانیک معتقدند که شریانها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی میشوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی میتوانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیهسازی عددی از نرمافزار ADINAاستفاده شده است. در این پژوهش برای اولین بار با بهرهگیری از روش عددی برهمکنش سیال- جامد، تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی شریان آئورت شبیهسازی شده است. از تئوری تغییر شکلهای بزرگ برای مدلسازی تغییر شعاع شریان و از رفتار سیال نیوتنی نیز برای خون استفاده شده است. بعلاوه برای بررسی شبیهسازی رفتار گذرا در سیستم شریانی، شکل موجهای فشار و جریان پالسی فیزیولوژیکی بکار گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی عددی نشان میدهد که زاویه باز بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محیطی دارد به طوری که باعث یکنواختتر شدن توزیع تنش محیطی در دیواره میشود. همچنین تغییر زاویه باز در اثر افزایش سن باعث معکوس شدن شیب تغییر تنش محیطی در امتداد ضخامت دیواره شریان میشود. نتایج نشان میدهد کشش طولی بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محوری دارد. همچنین، با وجود اینکه کشش طولی با افزایش سن کاهش مییابد ولی سطح تنش محوری در شریان بازسازی شده افزایش مییابد. نتایج حاصل از توزیع تنش برشی کاهش چشمگیری را در مقادیر بیشینه، کمینه و دامنة تنش برشی ناشی از سیال در شریان مسن نشان میدهد که بیانگر کاهش آسیب وارده به سلولهای اندوتلیال است.