Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

تعیین آرایش بهینه پیچ‌ها در درمان شکستگی گردن استخوان ران

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 ایران، یزد، دانشگاه یزد، دانشکده مهندسی مکانیک

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

4 گروه ارتوپدی، دانشگاه پزشکی شهید صدوقی، یزد، ایران

چکیده
شکستگی استخوان فمور در ناحیه گردن یکی از شکستگی‌های رایج در سنین مختلف است. روش‌های درمانی گوناگونی برای تثبیت شکستگی در گردن استخوان فمور وجود دارد که در آنها از پیچ‌های گوناگون ارتوپدی بهره گرفته شده است. روش درمانی رایج، استفاده از پیچ اسفنجی و اعمال نیروی پیش‌بار برای نگهداری اجزا شکسته‌شده کنار یکدیگر می‌‌باشد. با این حال، یکی از چالش‌های اساسی در این روش، پایداری بلند‌مدت آرایش پیچ‌ها است. پیچ‌های قفل‌شونده با استفاده از پلاک نقش بسزایی در پایداری آرایش ایفا می‌کنند؛ اما استفاده از آن‌ها به تنهایی باعث کاهش نیروی فشردگی در سطح مقطع شکستگی می‌شود. در این پژوهش از پیچ‌ اسفنجی و قفل‌شونده در یک آرایش استفاده شده است تا فشردگی مناسب به همراه پایداری مطلوب حاصل شود. در ادامه با استفاده از روش اجزای محدود، مقدار فشردگی و جابجایی نسبی در اجزای شکسته‌شده برای آرایش‌های مختلف پیچ‌های اسفنجی و قفل‌شونده و همچنین ترکیب آنها با یکدیگر، با هم مقایسه شده تا بهینه‌ترین آرایش حاصل شود. نتایج شبیه‌سازی نشان داده است که بهتر است از ترکیب هر دو پیچ در یک آرایش استفاده شود تا فشردگی مناسب به همراه پایداری مطلوب حاصل شود. فشردگی باید در ناحیه بالای استخوان اعمال شود زیرا با اعمال نیروی وزن بر روی استخوان، این ناحیه تحت کشش قرار گرفته و در معرض جدایی قرار خواهد گرفت. بدین منظور بهتر است تا پیچ‌های قرار گرفته در بالای استخوان از نوع اسفنجی باشند تا فشردگی مناسبی در این ناحیه ایجاد کنند و پیچ‌های پایین از نوع قفل‌شونده باشند تا جابجایی نسبی در اجزای شکسته‌شده را کاهش دهند و سبب افزایش پایداری گردند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Determining the optimal arrangement of screws in the fixation of femoral neck fractures

نویسندگان English

Mohammad Jafari 1
Mohammad Mahdi Jalili 2
َAlireza Ramezani 3
Reyhaneh Mehrabani Nia 2
Seyed Houssein Saeed-Banadaky 4
1 Department of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, University of Yazd, Yazd, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
4 Trauma Research Center, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
چکیده English

Femoral neck fracture is one of the most common fractures at different ages. Various treatment methods are available to stabilize femoral neck fractures, often using a variety of orthopedic screws. The standard treatment involves the use of cancellous screws and the application of preloading force to keep the fractured parts together. However, one of the main challenges in this method is the long-term stability of the screw arrangement. Locking screws, when used with a plate, play a significant role in maintaining stability; however, their use alone reduces the compressive force at the fracture site. In this study, a combination of cancellous and locking screws is utilized to achieve both adequate compression and sufficient stability. In the following, the compression and relative displacement in fractured components for different arrangements of cancellous and self-locking screws, as well as their combinations, were compared using the finite element method to determine the optimal arrangement. Simulation results indicated that combining both types of screws in a single arrangement provides the best compression and stability. Compression should be applied at the upper region of the bone because this area is subjected to tensile forces due to the weight loading on the bone, which can lead to separation. Therefore, it is recommended to use cancellous screws at the upper part of the bone to achieve adequate compression in this area, while self-locking screws apply at the lower part to reduce relative displacement in the fractured components and enhance overall stability

کلیدواژه‌ها English

Femur
Cancellous screws
Self-locking screws
Finite element method
Optimal arrangement
دوره 18، شماره 3
پاییز 1403
صفحه 219-231

  • تاریخ دریافت 25 آذر 1403
  • تاریخ بازنگری 06 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 17 اردیبهشت 1404