نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

• زهره بارانی ¹
• محمد حق‌پناهی ²
• حمیدرضا کاتوزیان ³
• حسن سعیدی ⁴

¹ دانشگاه علم پزشکی تهران، بیمارستان امام خمینی، مرکز رشد فناوری لوازم و تجهیزات پزشکی

² دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مکانیک

³ دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی

⁴ دانشگاه علوم پزشکی ایران، دپارتمان ارتوپدی فنی

چکیده

یکی از عوارض مهم و شایع در بیماری دیابت، زخم کف پای این افراد است که در اثر توزیع نامناسب فشار در کف پا اتفاق افتاده و در نهایت منجر به قطع پای بیماران می گردد. ب طور کلی، تحقیقات صورت گرفته در زمینه کفی های طبی در سطح یک مدلسازی دو بعدی و در قسمت محدودی از کفی بوده است. این مدل ها برای برسی توزیع تنش در کل کفی کافی نبوده و نیاز به یک مدل سه بعدی که بتواند موقعیت توزیع تنش و کرنش را در تمام قسمت های کفی به طور دقیق تر نشان دهد، احساس می شد. در این تحقیق، به موازات تهیه مدلی سه بعدی از یک کفی کفش و با بهره گیری از نرم افزار Ansys و تحلیل خطی و غیر خطی به روش اجزای محدود، ماده سیلیکون ژل، که درساخت کفی کفش بیماران دیابتی کاربرد فراوانی دارد، مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت مدل سه بعدی با هندسه غیر خطی از المان های هایبرید، جامد، سه بعدی، چهار وجهی، دارای10 گره و هر گره با سه درجه آزادی استفاده شد. با بررسی نتایج به دست آمده در شش منطقه کف پا و در دو حالت بارگذاری خطی و غیر خطی گرفته شد که سیلیکون ژل در ناحیه دارای بیشترین فشار یعنی زیر انگشت بزرگ پا، در جهت Y بیشترین کرنش را نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها

• سیلیکون ژل
• هایپرالاستیسیتی
• دیابت
• زخم کف پا
• کفی کفش

موضوعات

• مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

عنوان مقاله [English]

A Three Dimensional Stress Analysis Of Diabetic Insole And Evaluation Of Silicone Gel Material Using Finite Element Approach

نویسندگان [English]

• Zohre Barani ¹
• Mohammad Haghpanahi ²
• Hamid Reza Katouzian ³
• Hasan Saeidi ⁴

¹ Medical Technology Incubation Centre, Research Institute of Science & Technology in Medicine, Tehran Medical Science University

² School of Mechanical Engineering, Iran University of Science & Technology

³ Department of Biomedical Engineering, Amir Kabir University of Technology

⁴ Department of Technical Orthopedics, Iran University of Medical Sciences

چکیده [English]

Current research in foot biomechanics includes studies on prevention of recurrence of neuropathic foot ulcers. This prescribes accommodative insoles, which reduce plantar pressure levels particularly under the hallux. There is little quantitative information available regarding the effects of insole materials. The insole models available in the literature are mostly two- dimensional (2-D). Hence, there is a need to develop a three-dimensional (3-D) model with actual geometry which includes sufficient details. In this study a 3-D model of the insole was constructed. A linear and non-linear static analysis using finite element method (FEM) was done. To construct the 3-D finite element model, 14736 nodes and 16170 elements were used. This research has shown that Silicone Gel is very effective in terms of reduction of stress concentrations. The techniques used in this research provide a promising approach to understand the behavior of insole material as well as a guideline in the design of therapeutic footwear and orthoses for insensate feet.

کلیدواژه‌ها [English]

• Diabetes
• Insoles
• Silicone Gel
• Three Dimensional Fem
• Hyperelastisity