چکیده
داربستهای تیتانیومی با ریزمعماری کنترل شده، به منظور کاربردهای بارگذاری ارتوپتیک توسعه یافتهاند. ریزمعماری کنترل شده به یک آرایهی تکراری تک-سلولها اشاره دارد که از پودر تیتانیوم متخلخل تشکیل شده است و این پودر متخلخل ساختار داربست را تشکیل میدهد. هدف این مطالعه، مشخصسازی عملکرد مکانیکی سه داربست با افزایش تخلخل، از طریق تحلیل المان محدود (FEA) و مقایسه نتایج با دادههای تجربی است. داربستها با استفاده از توموگرافی ریز محاسبه شده اسکن شدند و مدلهای FEA از مدلهای رایانهای حاصل، ایجاد شدند. مدلهای تک-سلولی و ابعاد بزرگ داربستها ایجاد شدند. خواص مادهی پودرهای متخلخل تیتانیوم، ابتدا در تستهای مکانیکی ارزیابی شدند و از دادهها در FEA استفاده گردید. نشان داده شد که مدلهای FEA تک-سلولی و ابعاد بزرگ، نمایندهی خوبی برای مدول یانگ و تنش تسلیم هستند. اگرچه مدلهای ابعاد بزرگ الگوهای شکست مشابه و یک روند قابل پیشبینی در UCS را نشان دادند، کرنش در UCS به خوبی با دادههای تجربی تطبیق نداشتند. از آن جایی که از یک روش نمونهسازی سریع برای ساخت داربستها استفاده شد، هندسههای CAD اصلی داربست نیز با استفاده از FEA ارزیابی شد، با این حال خواص مکانیکی داربستهای فیزیکی را منعکس نکرد. این امر نشان میدهد که در حال حاضر، تعیین هندسهی واقعی داربست از طریق توموگرافی رایانهای مهم است. در آخر، تحلیل خستگی بر روی داربست به منظور شبیهسازی شرایط بارگذاری که به عنوان دستگاه فیوژن بین مهرهای ستون فقرات تحمل میکند، اعمال شد.
لغات کلیدی: داربست تیتانیوم؛ تحلیل مکانیکی؛ تحلیل المان محدود؛ مدلسازی تک-سلول؛ طراحی به کمک رایانه؛ نمونهسازی سریع
1-مقدمه
مواد متخلخل به میزان زیادی در کاربردهای ارتوپدیک، به منظور فراهمسازی ادغام با استخوان اطراف، مورد استفاده قرار میگیرند. متغیرهای طراحی برای تولید معماری بهینهی داربست، شامل فراهم کردن فضای تخلخل و راههای عبوری کافی برای تطبیق مهاجرت سلولی و هدایت رشد و بازسازی بافت میباشند. عملکرد مکانیکی نیز به همین میزان برای موفقیت ایمپلنتهای ارتوپدین، ازی بافت میری بهنربردهای ارتوپدیک، به منظور فراهم سازی
متحمل بار مهم هستند. داربست متخلخل در ابتدا باید بتواند پایداری پس از عمل مناسبی را فراهم نماید، و نهایتاً شرایط بیومکانیک بلندمدت بافت اصلی را محقق نماید...