بیومکانیک
علیرضا رضائی زنگنه؛ رامیلا عابدی آذر؛ حمیدرضا ناصرپور؛ سید حامد حسینی نسب
دوره 16، شماره 4 ، اسفند 1401، ، صفحه 51-60
چکیده
نیروی تماسی مفصل زانو نقش مهمی در بروز و پیشرفت بیماری استئوآرتریت زانو دارد که از آن به عنوان معیاری برای رصد فرآیند توانبخشی پس از جراحی آرتروپلاستی زانو و طراحی پروتز استفاده می شود. در حال حاضر، سنجش نیروی تماسی زانو مبتنی بر دادههای استخراج شده از آزمایشگاه‌های تجزیه و تحلیل حرکت است. ترکیبی از شبکه‌های عصبی مصنوعی و فناوری ...
بیشتر
نیروی تماسی مفصل زانو نقش مهمی در بروز و پیشرفت بیماری استئوآرتریت زانو دارد که از آن به عنوان معیاری برای رصد فرآیند توانبخشی پس از جراحی آرتروپلاستی زانو و طراحی پروتز استفاده می شود. در حال حاضر، سنجش نیروی تماسی زانو مبتنی بر دادههای استخراج شده از آزمایشگاه‌های تجزیه و تحلیل حرکت است. ترکیبی از شبکه‌های عصبی مصنوعی و فناوری حسگرهای پوشیدنی میتواند بر محدودیت‌های تحمیل‌شده در اندازهگیری نیروی تماسی مفصل توسط تجزیه و تحلیل‌های آزمایشگاهی غلبه کند. بنابراین، مطالعۀ حاضر با هدف بررسی پتانسیل یک شبکۀ عصبی تماماً متصل در برآورد پیوستۀ نیروی تماسی مفصل زانو از طریق دادههای مستخرج از سه واحد اندازهگیری اینرسی متصل به سگمنت‌‌های لگن، ران و ساق صورت گرفت. نیروهای عکس‌العمل زمین و دادههای سه‌بعدی مارکرهای متصل به 10 داوطلب مرد سالم حین راه رفتن به ترتیب با نرخ نمونه‌برداری 1000و 200 هرتز ثبت شدند. با استفاده از یک مدل عمومی از نرم افزار اپن سیم و از طریق روش بهینهسازی استاتیکی، نیروی تماسی مفصل زانو برآورد شد و به عنوان سیگنال هدف شبکه عصبی در نظر گرفته شد. همچنین، دادههای سه بعدی شتاب خطی و سرعت زاویه‌ای محاسبه شده توسط سه حسگر اینرسیایی به عنوان ویژگی‌های ورودی شبکۀ عصبی در نظر گرفته شدند و عملکرد شبکه در دو سطح درون و میان آزمودنی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مورد استفاده در پژوهش حاضر پیشبینی پیوستۀ نیروی تماسی مفصل زانو را به ترتیب با دقت %89 و %79 در سطوح درون و میان آزمودنی امکان‌پذیر می‌سازد. نتایج این پژوهش نوید دهندۀ امکان به کارگیری حسگرهای اینرسیایی در پیشبینی پیوستۀ نیروی تماسی مفصل زانو در حین زندگی روزمره و فعالیتهای ورزشی بی‌نیاز از تجهیزات گران قیمت آزمایشگاهی و دانش تخصصی است.
بیومکانیک
هادی نیک‌بخت؛ سیدیوسف احمدی بروغنی؛ وحید اربابی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، ، صفحه 159-166
چکیده
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 پیش‌رونده بوده و به تدریج منجر به ساییدگی و درد میشود. در این مطالعه مدل اجزای محدود برای دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و زانوی پرانتزی در حالت ایستاده از روی تصاویر ام‌آر‌آی ...
بیشتر
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 پیش‌رونده بوده و به تدریج منجر به ساییدگی و درد میشود. در این مطالعه مدل اجزای محدود برای دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و زانوی پرانتزی در حالت ایستاده از روی تصاویر ام‌آر‌آی تولید شده و پس از بارگذاری و حل مساله، وضعیت توزیع تنش در منیسک‌ها و غضروف‌ها برای هر دو حالت به دست آمده است. نتایج به دست آمده، تفاوت در حداکثر تنش‌ها و تفاوت شکل نواحی توزیع تنش را نشان میدهد. همچنین نتایج نشان میدهد که مقادیر حداکثر تنش فون‌مایسز 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، به ترتیب برابر با 527/4 و 821/7 مگاپاسکال برای زانوی سالم و پرانتزی به دست آمده است. حداکثر مقادیر تنش فون‌مایسز در ناحیه‌ی داخلی زانو به ترتیب برابر با 821/2 و 501/6 مگاپاسکال به دست آمده است. 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 هندسه‌ی مفصل، با مطالعه‌ی تفاوت تنش‌ها در دو طرف مفصل به شیوه‌ی دقیق‌تری تعیین کرد.
بیومکانیک
نیما صراف‌زاده قدیمی؛ فرزان قالیچی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ ناصر فتورائی
دوره 15، شماره 4 ، اسفند 1400، ، صفحه 299-312
چکیده
هندسه‌ی لت‌ها در طراحی دریچه‌های مصنوعی نقش مهمی ایفا میکند. یک دریچه‌ی مناسب از لحاظ عمل‌کردی باید سطح روزنه‌ی هندسی بالایی داشته باشد و حداقل برگشت جریان خون در آن اتفاق افتد. در این مقاله با در نظر گرفتن منحنی شعاعی و منحنی لبه‌ی آزاد لت‌ها به عنوان پارامترهای هندسی، تعدادی دریچه طراحی شده و هندسه‌ی لت‌ها برای یکی از مدل‌ها ...
بیشتر
هندسه‌ی لت‌ها در طراحی دریچه‌های مصنوعی نقش مهمی ایفا میکند. یک دریچه‌ی مناسب از لحاظ عمل‌کردی باید سطح روزنه‌ی هندسی بالایی داشته باشد و حداقل برگشت جریان خون در آن اتفاق افتد. در این مقاله با در نظر گرفتن منحنی شعاعی و منحنی لبه‌ی آزاد لت‌ها به عنوان پارامترهای هندسی، تعدادی دریچه طراحی شده و هندسه‌ی لت‌ها برای یکی از مدل‌ها بر اساس یک منحنی شعاعی پیشنهادی پیاده‌سازی شده که این منحنی شامل دو خط راست و قوسی واقع شده در بین آن‌ها است. خواص مکانیکی پلیمر پلی‌استایرن به لت‌ها اختصاص داده شده و مدل هایپرالاستیک مونی-ریولین برای توصیف رفتار مکانیکی پلیمر به کار برده شده است. با استفاده از روش المان محدود، پارامترهایی مانند بیشینه‌ی سطح روزنه‌ی هندسی، سطح روزنه‌ی هندسی باقی‌مانده در حالت بسته، تنش فون-میزس و به‌هم‌رسی لت‌ها در حالت کاملا باز و بسته‌ی دریچه‌ها ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده برای دریچه‌ها با هم مقایسه شده و نشان داده شده که دریچه‌ی با منحنی شعاعی پیشنهادی عملکرد بهتری داشته است. بیشینه‌ی سطح روزنه‌ی هندسی 1/69%، عرض به‌هم‌رسی 6/2 میلی‌متر و تنش بیشینه‌ی فون-میزس 921/0 مگاپاسکال در حالت بسته و 731/0 مگاپاسکال در حالت باز ثبت شده است. اهمیت منحنی شعاعی در طراحی هندسه‌ی لت‌ها و به ویژه در به‌هم‌رسی کاملا مشهود بوده و هر چه این منحنی به سمت خط راست تمایل پیدا کند سطح روزنه‌ی هندسی افزایش یافته و در مقابل به‌هم‌رسی لت‌ها ضعیف میشود. طرح پیشنهادی منحنی شعاعی، تعادلی بین این دو پارامتر برقرار کرده است.
بیومکانیک
مصطفی حاج لطفعلیان؛ محمدهادی هنرور
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، ، صفحه 133-142
چکیده
مرز تعادل روشی برای سنجش تعادل پویا در کلینیک و آزمایشگاه است که تحت تاثیر موقعیت و سرعت خطی مرکز جرم بدن قرار دارد. در این مطالعه عامل تعادل از طریق روش مرز تعادل محاسبه شده و از آن به عنوان تابع هزینه جهت برنامهریزی مسیر حرکت برخاستن استفاده شده است. برای محاسبهی کینماتیک حرکت، از نمای ساجیتال حرکت برخاستن 10 مرد جوان و سالم فیلم‌برداری ...
بیشتر
مرز تعادل روشی برای سنجش تعادل پویا در کلینیک و آزمایشگاه است که تحت تاثیر موقعیت و سرعت خطی مرکز جرم بدن قرار دارد. در این مطالعه عامل تعادل از طریق روش مرز تعادل محاسبه شده و از آن به عنوان تابع هزینه جهت برنامهریزی مسیر حرکت برخاستن استفاده شده است. برای محاسبهی کینماتیک حرکت، از نمای ساجیتال حرکت برخاستن 10 مرد جوان و سالم فیلم‌برداری شده و یک مدل دوبعدی و چهار سگمنتی بر اساس معادلات حرکت، برای محاسبهی موقعیت مرکز جرم، گشتاور مفاصل و انجام فرایند بهینهسازی تعریف شده است. پس از محاسبهی مسیر تعادل آزمودنیها با استفاده از روش مرز تعادل، انتگرال زمانی مسیر تعادل (C1)، مقدار حداکثر و حداقل تعادل (C2) و انتگرال زمانی مربع مسیر تعادل (C3) به عنوان توابع هزینه تعریف شده است تا توسط الگوریتم ژنتیک به حداقل برسد. برای بررسی کیفیت مسیر پیشبینی شده توسط مدل و مقایسهی آن با الگوی آزمودنیها نیز از خطای جذر میانگین مربعات استفاده شده است. طبق نتایج این پژوهش، مدلی که با استفاده از تابع هزینهی C3 بهینهسازی شده، الگوی حرکتی آزمودنیها را به ترتیب با 19% و 40% خطای کم‌تر نسبت به C1 و C2 پیشبینی کرده است. با این وجود پیشبینی دقیق حرکت برخاستن توسط هیچیک از مدلهای پیشنهادی ارائه نشده است. در نهایت میتوان نتیجه گرفت که استفاده از تابع هزینهی مرز تعادل به تنهایی، انتخاب مناسبی برای برنامهریزی حرکات تمام بدن نمی‌باشد.
بیومکانیک
هادی تقی‌زاده
دوره 14، شماره 1 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 23-30
چکیده
در دهه‌های اخیر، تعیین رفتار مکانیکی بافتهای بسیار نرم به عنوان یک موضوع مورد علاقه و چالش برانگیز در بیومکانیک مطرح شده است. چنین بافت‌هایی عملکرد مکانیکی مشخصی ندارند اما مشخصه‌یابی مکانیکی آن‌ها از جنبه‌ی طراحی تجهیزات ایمنی، شناسایی الگوهای پیشرفت بیماریها و سرطان از اهمیت بالایی برخوردار است. بافت کبد یکی از ارگان‌های ...
بیشتر
در دهه‌های اخیر، تعیین رفتار مکانیکی بافتهای بسیار نرم به عنوان یک موضوع مورد علاقه و چالش برانگیز در بیومکانیک مطرح شده است. چنین بافت‌هایی عملکرد مکانیکی مشخصی ندارند اما مشخصه‌یابی مکانیکی آن‌ها از جنبه‌ی طراحی تجهیزات ایمنی، شناسایی الگوهای پیشرفت بیماریها و سرطان از اهمیت بالایی برخوردار است. بافت کبد یکی از ارگان‌های حیاتی بدن است که دارای ساختاری متخلخل و پاره شونده بوده و در بسیاری از سوانح رانندگی و نیز در عمل‌های جراحی حداقل تهاجم در معرض آسیب مکانیکی قرار دارد. در پژوهش حاضر، تست‌های کششی تک‌محوره روی نمونه‌های کبد گاوی انجام شده است. سپس مدل الاستیک خطی به نتایج حاصل از تست اعمال شده و با اعمال روش تصحیح بریجمن به نتایج، تخمین دقیق‌تری از تنش در ناحیه‌ی گلویی‌شدگی بافت به دست آمده است. در طول تست برای به دست آوردن پارامترهای هندسی (شعاع انحنا و کم‌ترین سطح مقطع نمونه) در ناحیه‌ی گلویی، یک رابط کاربری نرم‌افزاری در محیط فرترن ایجاد شده است. شایان ذکر است که عدم انفصال نمونه از فک‌های دستگاه تست نیز در تصاویر حاصل از نمونه در طول آزمایش، کنترل شده است. بر اساس آزمایش‌ها و روش تصحیح به کار گرفته شده، مدول الاستیک کبد برابر با 62/1±51/15 کیلوپاسکال به دست آمده است. با توجه به اعداد بسیار متفاوت گزارش شده برای مدول الاستیک کبد، تاثیر قطر نمونه روی مدول الاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. قطر مقطع نمونه‌ها بین 5/2 تا ۲۰ میلی‌متر تغییر داده شده و مشاهده شده است که مدول الاستیک و قطر نمونه در بخشی از محدوده‌ی آزمایش رابطه‌ی معکوس دارند. این پدیده را میتوان به نزدیکی اندازه‌ی نمونه به واحدهای ریزساختاری کبد (لوبل‌ها) نسبت داد. بنابراین نمونه‌های نزدیک به ابعاد لوبل، نمی‌توانند المان نماینده‌ی مناسبی برای بافت کبد به شمار آیند و برای به دست آوردن نتایج درست، قطر مقطع نمونه باید بیش از سه برابر ابعاد لوبل باشد.
بیومکانیک
مهدی باقری روچی؛ مهرداد داودی؛ محمد پرنیان‌پور
دوره 13، شماره 2 ، شهریور 1398، ، صفحه 177-187
چکیده
تغییر در الگوهای فعالیت عضلانی یکی از عوامل و نیز پیامدهای کمردرد غیراختصاصی مزمن به شمار میرود. در مطالعات اخیر استفاده از سینرجی عضلانی به عنوان راه‌کاری ارزنده برای تحلیل نحوه‌ی هم‌کاری عضلات در حرکات بدن معرفی شده است. در این مقاله، روش مطالعاتی جدیدی برای مدلسازی بالاتنه و استخراج سینرجی‌های عضلانی متغیر با زمان در حرکات ...
بیشتر
تغییر در الگوهای فعالیت عضلانی یکی از عوامل و نیز پیامدهای کمردرد غیراختصاصی مزمن به شمار میرود. در مطالعات اخیر استفاده از سینرجی عضلانی به عنوان راه‌کاری ارزنده برای تحلیل نحوه‌ی هم‌کاری عضلات در حرکات بدن معرفی شده است. در این مقاله، روش مطالعاتی جدیدی برای مدلسازی بالاتنه و استخراج سینرجی‌های عضلانی متغیر با زمان در حرکات صفحه‌ای خم شدن کمر ارائه شده است. از این رو، با در نظر گرفتن 18 عضله‌ی تاثیرگذار و تابع هزینهی ترکیبی کمینه‌ی جرک- انرژی، 24 حرکت و الگوهای عضلانی متناظر آن‌ها شبیه‌سازی شده است. جهت بررسی نقش سرعت، الگوی فعالیت عضلانی به دو بخش تونیک، برای غلبه بر نیروی گرانش و بخش فازیک، متناسب با سرعت حرکت بالاتنه تقسیم‌بندی شده است. در ادامه برای هر جهت، سه زمان دستیابی به هدف برابر با 75/0، 1 و 2 ثانیه لحاظ گردیده است. نتایج نشان میدهد که 77% از الگوی عضلانی حرکات کمر با استفاده از 4 سینرجی فازیک و 4 سینرجی تونیک حاصل میگردد. سینرجی‌های به دست آمده کاملا تحت تاثیر جهت و سرعت حرکت میباشند به گونه‌ای که هر جفت از سینرجی فازیک و تونیک در یکی از جهت‌های اصلی بیش‌ترین تاثیر را ایفا می‌کنند. از طرفی افزایش سرعت، باعث افزایش ضریب بزرگی و سریع‌تر فعال شدن سینرجی‌های فازیک نسبت به حالت معمول میشود. در ادامه با در نظر گرفتن حرکت ترکیبی 45 درجه خمش به جلو همراه با 30 درجه خمش به چپ، 2/77% از الگوهای عضلانی حرکت با استفاده از سینرجی‌های متغیر با زمان بازسازی شده است. میتوان گفت که استفاده از سینرجی‌های عضلانی، توضیح مناسبی را برای چگونگی هم‌کاری عضلات در تولید حرکت در جهت‌ها و سرعت‌های مختلف ارائه میدهد.
مکانیک سیالات زیستی / سیالات بیولوژیکی
محمد احمدی آلاشتی؛ بهمن وحیدی؛ مهتاب عباد
دوره 13، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 1-15
چکیده
سطح وسیع ریه با حصارهای هوایی-خونی خود، در معرض ذرات معلق هوای ورودی قرار دارد. در این شرایط، در صورت آلوده بودن این ذرات، اثر متقابل ذرات-ریه روی هم میتواند خطرات و صدمات قابل توجهی را برای سلامتی انسان به همراه داشته باشد. از طرفی، از این واکنشها برای دارورسانی به بدن انسان نیز استفاده میشود. در هر دو حالت، تخمین دقیق مقدار ...
بیشتر
سطح وسیع ریه با حصارهای هوایی-خونی خود، در معرض ذرات معلق هوای ورودی قرار دارد. در این شرایط، در صورت آلوده بودن این ذرات، اثر متقابل ذرات-ریه روی هم میتواند خطرات و صدمات قابل توجهی را برای سلامتی انسان به همراه داشته باشد. از طرفی، از این واکنشها برای دارورسانی به بدن انسان نیز استفاده میشود. در هر دو حالت، تخمین دقیق مقدار و محل نشست ذرات در مجاری تنفسی، به عنوان مبنای درک مکانوبیولوژیکی این بیماریها به شمار میرود. گردآوری تجربی داده‌ها از انتقال ذرات در ریه‌ی انسان فرایند بسیار دشواری میباشد. اما روش دینامیک سیالات-ذرات محاسباتی، امکان شبیه‌سازی دادههای انتقال ذرات در مدلهای واقعی را فراهم ساخته است. نشست ذرات آیروسول در ریه‌ی انسان، از طریق ترکیب برخورد در اثر اینرسی، رسوب در اثر گرانش و انتشار روی میدهد. مکانیسم اصلی نشست ذرات در مجاری پایین دست، برای ذراتی با قطر آیرودینامیکی 5/0 تا 5 میکرومتر و در حالت انبساط ریه (در حالت دم)، رسوب ناشی از نیروی گرانش و انتقال هم‌رفتی ناشی از حرکت دیوارهها میباشد. در این پژوهش، جریان سیال-ذره در نسل 18-ام از مجاری تنفسی مدلسازی شده و میزان نشست ذرات در مجاری تنفسی برای دو حالت گرانش ناچیز و نرمال، با فرض تغییر مکان ایزوتروپیک در دیوارهها و میزان دبی ورودی 1 mg/s، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که به دلیل توانایی نفوذ ذرات با قطر آیرودینامیکی کم‌تر از 5 میکرومتر به نواجی عمیق مجاری تنفسی، با ناچیز کردن اثر نیروی گرانش، میزان نشست ذرات در مجاری پاییندست سیستم تنفسی تا حد بسیار زیادی کاهش مییابد. ذرات با قطر 5 میکرومتر، تحت تاثیر برخورد اینرسی (که بیشتر در مجاری با قطر بزرگ و متوسط روی میدهد) و همچنین در اثر رسوب (که بیشتر در مجاری پاییندست عمل میکند)، دچار نشست میشوند.
بیومکانیک
مهدیه مسیبی؛ افسانه مجری
دوره 13، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 31-44
چکیده
در ستون فقرات، دیسکهای بین مهرهای نقش انعطافپذیری، انتقال بار و استهلاک انرژی در ضربات ناشی از بارگذاری را بر عهده دارند. افزایش سن و اعمال بارگذاریهای نامناسب منجر به انحطاط (دژنره شدن) دیسکهای بین مهرهای میشود. بررسی پارامترهای بیومکانیکی دیسک سالم و دژنره‌شده در سطوح مختلف جهت کشف مکانیزمهای مربوط به دژنره ...
بیشتر
در ستون فقرات، دیسکهای بین مهرهای نقش انعطافپذیری، انتقال بار و استهلاک انرژی در ضربات ناشی از بارگذاری را بر عهده دارند. افزایش سن و اعمال بارگذاریهای نامناسب منجر به انحطاط (دژنره شدن) دیسکهای بین مهرهای میشود. بررسی پارامترهای بیومکانیکی دیسک سالم و دژنره‌شده در سطوح مختلف جهت کشف مکانیزمهای مربوط به دژنره شدن دیسک و یافتن راه‌کارهای درمانی موثر از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، یک دیسک بین مهرهای ناحیه‌ی گردنی ستون فقرات به همراه دو مهره‌ی مجاور آن (C5 و C6) با استفاده از روش مقطعنگاری رایانهای (سیتی اسکن) به یک مدل سه‌بعدی دقیق تبدیل شده است. برای تعریف دقیق خواص بیومکانیکی دیسک و مهرهها از دو مدل پوروویسکوالاستیک و پوروالاستیک استفاده شده است. در این دو مدل، ساختار دیسک و مهره به صورت متخلخل در نظر گرفته شده و همچنین خواص ماتریس جامد دیسک و مهره و جریان سیال (آب) درون آن‌ها به عنوان یک عامل اساسی در عملکرد ستون مهرهها نیز مد نظر قرار داده شده است. خاصیت ویسکوالاستیک فاز جامد دیسک با استفاده از تست آزمایشگاهی ریلکسیشن (آسودگی از تنش) روی نمونه‌ی دیسک گوسفندی و برازش دادههای تنش بر حسب زمان، به مدل عمومی ماکسول دوشاخهای استخراج گردیده است. پاسخهای وابسته به زمان دیسک بین مهرهای سالم و دیسکهای دژنره‌شده در سه سطح مختلف (خفیف، متوسط و شدید) در بارگذاری ریلکسیشن، با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که در فرایند ریلکسیشن، با افزایش میزان دژنره شدن دیسک، سرعت جریان سیال درون آن کاهش یافته و این امر منجر به کاهش انعطافپذیری دیسک تحت بارگذاری میگردد. همچنین با بررسی نتایج مشاهده میشود که تنش ریلکسیشن دیسک دژنره‌شده‌ی سطح 3 (شدید) نسبت به دیسک بین مهرهای سالم تا حدود 16% افزایش یافته است. بررسی میزان بیرونزدگی دیسکهای دژنره‌شده و دیسک سالم تحت بارگذاری، نشان میدهد که با افزایش میزان دژنره شدن دیسک، میزان بیرونزدگی آن نیز افزایش مییابد.
بیومکانیک
مائده نجفی آشتیانی؛ محمدرضا اصغری اسکوئی؛ محمد نجفی آشتیانی
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، ، صفحه 331-340
چکیده
تعادل، یکی از فاکتورهای حیاتی در بسیاری از فعالیتهای روزمره، مانند حرکت میباشد. ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار، به تلاش مستمر و تقویت سیستم عصبی-اسکلتی نیازمند است. درگیری شناختی و اغتشاش سطح اتکا در ایستادن، از عوامل موثر بر از دست دادن تعادل هستند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی توانایی تامین پایداری افراد در هنگام ایستادن ...
بیشتر
تعادل، یکی از فاکتورهای حیاتی در بسیاری از فعالیتهای روزمره، مانند حرکت میباشد. ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار، به تلاش مستمر و تقویت سیستم عصبی-اسکلتی نیازمند است. درگیری شناختی و اغتشاش سطح اتکا در ایستادن، از عوامل موثر بر از دست دادن تعادل هستند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی توانایی تامین پایداری افراد در هنگام ایستادن در سطوح مختلف فیزیکی و شناختی میباشد. بدین منظور، دوازده زن جوان و سالم برای شرکت در شش حالت از آزمون (سه حالت سطح اتکا در دو حالت درگیری شناختی) انتخاب شدند. سه حالت سطح اتکا، شامل ایستادن روی سطح صاف زمین، ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار با حمایت فنر و ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار بدون حمایت فنر، میباشد. درگیری شناختی نیز در دو سطح، با سوال توجه پایدار و بدون آن، از طریق نمایش روی پرده و پاسخدهی با کلیدهای بله/خیر صورت گرفت. از روش تحلیل حرکت به وسیلهی یک دوربین با سرعت بالا و نشان‌گرهای فعال در صفحهی سهمی، برای اندازهگیری زوایای مفصلی استفاده شد. برای بررسی کمی پایداری، معیارهای خطی (مانند طول مسیر و جذر میانگین مربعی) و معیارهای غیرخطی (مانند بینظمی تقریبی و بعد فراکتالی) محاسبه شدند. نتایج به دست آمده نشان دادند که در بررسی سازوکار مفاصل، در راستای تامین پایداری، مچ پا، در سطحی بالاتر از دو مفصل زانو و ران، تاثیرگذار میباشد. صرفا بینظمی تقریبی، به تفاوت معنیداری بین سطوح مختلف دشواری فیزیکی، منتهی شده است. همچنین، هم‌کاری بین مفاصل در دشواری متوسط سطح اتکا (صفحهی ناپایدار با حمایت فنر) بیشتر مشاهده شد. عدم تطابق میزان دشواری بین آزمونهای فیزیکی و شناختی، منجر به کم‌رنگ شدن نقش سوالهای شناختی در این آزمایش شده است. از این‌رو، برای بروز اثر درگیری شناختی در ایستادن، باید بین دشواری وظیفهی فیزیکی و شناختی، تناسبی برقرار باشد.
بیومکانیک استخوان
ایمان ذوالجناحی اسکوئی
دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 75-84
چکیده
با افزایش سن، نگرانیهای بیشتری در رابطه با توانایی بافتهای سخت مانند دندان در برآورده کردن نیازهای روزمره به مدت طولانیتر وجود دارد. ویژگی قابل توجه میکروساختار عاج دندان در وجود لولههای استوانهای کوچک به نام لولههای عاجی است که تاثیر به‌سزایی در رفتار و خصوصیات مکانیکی از جمله مکانیک شکست آن دارد. افزایش ...
بیشتر
با افزایش سن، نگرانیهای بیشتری در رابطه با توانایی بافتهای سخت مانند دندان در برآورده کردن نیازهای روزمره به مدت طولانیتر وجود دارد. ویژگی قابل توجه میکروساختار عاج دندان در وجود لولههای استوانهای کوچک به نام لولههای عاجی است که تاثیر به‌سزایی در رفتار و خصوصیات مکانیکی از جمله مکانیک شکست آن دارد. افزایش سن منجر به پر شدن تدریجی لولههای عاجی میشود. در این مقاله با در نظر گرفتن میکروساختار عاج دندان به صورت مواد مرکب فیبری، به بررسی تاثیر میکروساختار و تاثیر تغییرات میکروساختاری ناشی از افزایش سن روی رفتار شکست و مسیر رشد ترک با استفاده از تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی و روش تحلیل اجزای محدود پرداخته شده است. نتایج بیانگر آن است که مسیر رشد ترک علاوه بر هندسه‌ی ریزساختار عاج دندان، به خواص مواد اجزای سازندهی آن و آرایش لولههای عاجی وابسته است. همچنین نتایج ما نشان دهندهی آن است که لولههای عاجی توپر ناشی از افزایش سن، نقش اساسی در مسیر رشد ترک ایفا می‌کنند و به عنوان دفع کنندهی رشد ترک محسوب میشوند.
بیومکانیک
محسن ربانی؛ محمودرضا صادقی؛ پریسا گل‌محمدی؛ امین دیرانلو
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، ، صفحه 137-151
چکیده
بیماری آترواسکلروسیس، شایعترین بیماری قلبی عروقی است که در شریانهای بزرگ و یا متوسط اتفاق میافتد. مهمترین پیامد این بیماری تشکیل پلاکتهای شریانی در مکانهایی است که در آن‌جا علاوه بر آسیب شریانی، غلظت موادی نظیر لیپوپروتئینهای با چگالی کم (LDL) افزایش یافته است. پلاکتهای ایجاد شده نه تنها مانع خون‌رسانی مناسب ...
بیشتر
بیماری آترواسکلروسیس، شایعترین بیماری قلبی عروقی است که در شریانهای بزرگ و یا متوسط اتفاق میافتد. مهمترین پیامد این بیماری تشکیل پلاکتهای شریانی در مکانهایی است که در آن‌جا علاوه بر آسیب شریانی، غلظت موادی نظیر لیپوپروتئینهای با چگالی کم (LDL) افزایش یافته است. پلاکتهای ایجاد شده نه تنها مانع خون‌رسانی مناسب به بافتهای پایین دست پلاکت میشوند بلکه در مراحل پیشرفته، پارگی و یا سایش پلاکت میتواند موجب ایجاد لخته و نهایتا سکته‌ی قلبی یا مغزی شود. در این پژوهش به منظور بررسی دقیق‌تر نحوه‌ی انباشت لیپوپروتئینهای با چگالی کم در ناحیه‌ی مجرا و دیواره‌ی شریان کاروتید، به حل عددی انتقال جرم ذرات LDL با استفاده از مدل دیواره‌ی چند لایه و ضریب نفوذ وابسته به نرخ برش پرداخته شده است. دیواره‌های رگ به عنوان جسم متخلخل و صلب فرض شده، و معادلات ناویر-استوکس، انتقال جرم و دارسی با درنظر گرفتن رفتار غیرنیوتنی خون در ناحیه‌ی مجرای شریان و لایههای مختلف دیواره‌ی رگ با روش عددی حل شده‌اند. در این مقاله تاثیر ثابت یا متغیر بودن ضریب نفوذ، تاثیر رفتار غیرنیوتنی خون، تاثیر رفتار غیرنیوتنی پلاسما و تاثیر فشار خون بر میزان انباشت ذرات LDL در ناحیه‌ی مجرا و لایههای دیواره‌ی شریان کاروتید مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دادند که متغیر بودن ضریب نفوذ در ناحیه‌ی مجرای شریان و نیز رفتار غیرنیوتنی پلاسما در ناحیه‌ی دیواره‌ی شریان می‌توانند تاثیر قابل ملاحظه‌ای در نتایج به‌دست آمده برای انباشت ذرات LDL داشته باشند. همچنین افزایش فشار خون نه تنها موجب انباشت بیشتر ذرات LDL در مرز بین خون و دیواره‌ی شریان بلکه انباشت بیشتر این ذرات در لایههای مختلف دیواره‌ی شریان میشود که خود احتمال شکل‌گیری بیماری آترواسکلروسیس را افزایش میدهد.
بیومکانیک
مهران اشرفی؛ فرزان قالیچی؛ بهنام میرزاکوچکی
دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 113-121
چکیده
امروزه، استفاده از ایمپلنت‌های دندانی در افراد مبتلا به پوکی استخوان در حال افزایش است. پوکی استخوان میتواند تأثیر مهمی در عدم موفقیت وسایل استئوسنتز، پروتزها و ایمپلنت‌های دندانی داشته باشد. استفاده از بیفسفنات‌ها، با کاهش سوخت‌وساز استخوان بر بازسازی استخوان تأثیر می‌گذارد. این اثر میتواند به افزایش استخوان‌سازی منجر ...
بیشتر
امروزه، استفاده از ایمپلنت‌های دندانی در افراد مبتلا به پوکی استخوان در حال افزایش است. پوکی استخوان میتواند تأثیر مهمی در عدم موفقیت وسایل استئوسنتز، پروتزها و ایمپلنت‌های دندانی داشته باشد. استفاده از بیفسفنات‌ها، با کاهش سوخت‌وساز استخوان بر بازسازی استخوان تأثیر می‌گذارد. این اثر میتواند به افزایش استخوان‌سازی منجر شود. استفاده از این ماده میتواند راه‌کاری برای افزایش چگالی استخوان در بیماران مبتلا به پوکی استخوان باشد. در این مطالعه، اثر غلظتهای مختلف دارورسانی بیفسفنات‌ها بر بازسازی استخوان بررسی میشود. با توسعة مدل بازسازی استخوان و درنظر گرفتن تأثیر غلظت دارو در جذب استخوان، میتوان آن را برای بررسی تأثیر دارورسانی بکار برد. برای این منظور، از 5، 10 و 20 میلیگرم آلندرونات برای هر ایمپلنت و نمونه کنترل بدون دارو و برای مدت 360 روز شبیه‌سازی انجام شد. با مقایسة نتایج به‌دست آمده با نمونه کنترل، کاهش تنش و افزایش چگالی و درنتیجه افزایش مدول الاستیسیتة استخوان با بالا رفتن مقدار دوز دارو مشاهده شد.
بیومکانیک
امین رضا نقره آبادی؛ محمد حسین حیدرشناس؛ رضا باهوش کازرونی
دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 123-136
چکیده
مدل ریاضی دوبعدی میکرو بایوحسگر ساندویچی با لایههای حفرهدار و انتخابی، ارائه و تحلیل شده است. مدل بایوحسگر حاضر شامل حفرههایی در ابعاد میکرو یا نانومتر است، که به‌صورت کامل یا بخشی از آن‌ها توسط آنزیم پر شده است. این مدل بر‌اساس سیستم معادلات واکنش- نفوذ، ارائه شدهاست. معادلات حاکم بر بایوحسگر ساندویچی حفرهدار با ...
بیشتر
مدل ریاضی دوبعدی میکرو بایوحسگر ساندویچی با لایههای حفرهدار و انتخابی، ارائه و تحلیل شده است. مدل بایوحسگر حاضر شامل حفرههایی در ابعاد میکرو یا نانومتر است، که به‌صورت کامل یا بخشی از آن‌ها توسط آنزیم پر شده است. این مدل بر‌اساس سیستم معادلات واکنش- نفوذ، ارائه شدهاست. معادلات حاکم بر بایوحسگر ساندویچی حفرهدار با درنظر گرفتن واکنش آنزیمی میکائیلیس- منتن، استخراج شده است و جملات غیرخطی مربوط به این اثر در‌نظر‌گرفته شد. با استخراج معادلات حاکم، تأثیر هندسة حفره و سطح آنزیم در آن، بر پاسخ بایوحسگر بررسی شد. در ادامه، معادلات با معرفی پارامترهای بیبعد مناسب در حالت کلی بیبعد‌شده ارائه شدند. سپس، معادلات حاکم به همراه شرایط مرزی آن‌ها، با استفاده از کد المان محدود در دو بعد حل شد. برای این منظور، سه هندسة متفاوت استوانهایی، مخروطی بالارونده و مخروطی پایینرونده برای حفرهها در‌نظر‌گرفته شد و تأثیر این هندسهها بر پاسخگویی بایوحسگر، در سطوح مختلف آنزیم مطالعه شد. پاسخ بایوحسگر، بر‌اساس تغییرات سطح آنزیم و تغییرات شیب مخروط استخراج شد. در بایوحسگر، با افزایش سطح آنزیم برای هرسه هندسه، جریان خروجی از بایوحسگر افزایش مییابد. در شرایط یکسان، حساسیت شناسایی آنزیم برای هندسة مخروطی بالارونده، از دو هندسة دیگر بیشتر است و با کاهش شیب مخروط، این حساسیت بیشتر میشود. در خواص آنزیمی یکسان، بایوحسگری با عدد بایوحسگر بزرگتر، حساسیت بیشتری دارد. در‌نهایت، با ارائه و محاسبة جریان بیبعد در بایوحسگر، مفهومی با عنوان جریان بیبعد کاهیده، برای مقایسه میان کارآیی بایوحسگرها معرفی شد.
بیومکانیک
حسن صیادی؛ سید حمید زارع
دوره 9، شماره 3 ، آذر 1394، ، صفحه 253-265
چکیده
این تحقیق روی طراحی بهینة مفهوم هیبرید از دمپر مغناطیسی دورانی با روتور T شکل و نیز سطح قوسدار بهعنوان پروتز زانو متمرکز است. در این پروتز بیومکانیکی زانو، از سیال مغناطیسی برای ایجاد گشتاور ترمزی متغیر وابسته به میدان مغناطیسی استفادهشده است. با اعمال میدان مغناطیسی، ویسکوزیتة سیال بهطور فعال برای دستیابی به گشتاور ...
بیشتر
این تحقیق روی طراحی بهینة مفهوم هیبرید از دمپر مغناطیسی دورانی با روتور T شکل و نیز سطح قوسدار بهعنوان پروتز زانو متمرکز است. در این پروتز بیومکانیکی زانو، از سیال مغناطیسی برای ایجاد گشتاور ترمزی متغیر وابسته به میدان مغناطیسی استفادهشده است. با اعمال میدان مغناطیسی، ویسکوزیتة سیال بهطور فعال برای دستیابی به گشتاور ترمزی موردنظر کنترل می شود. پس از توضیح مختصری دربارة پیکربندی دمپر مغناطیسی دورانی موردنظر، معادلات گشتاور قابل دستیابی ارائه شده‌اند. در ادامه، مسئلة بهینهسازی با هدف یافتن مقدار بهینه برای ابعاد هندسی دمپر برای به حداکثر رساندن گشتاور ترمزی فعال بررسی میشود؛ درحالیکه گشتاور حالت غیرفعال و وزن دمپر در حد مجاز باشند. هدف این مقاله، رسیدن به حداکثر گشتاور ترمزی در حالت فعال به همراه به حداقل رساندن گشتاور حالت غیر فعال و وزن دمپر و همچنین دستیابی به چگالی شار یکنواخت با توجه به نوع کاربرد دمپر اشارهشده است. نتایج حاصل از دمپر مغناطیسی دورانی بهینهشده با دمپر مرجع مقایسه شدند و سپس توضیحاتی دربارة بهبود عملکرد آن ارائه خواهد شد.
