366-367 / 568
בן בראשי הנדסה
מכנית
עליזה אסרף הנדסה
רפואית
"ד: מנחה
ר משה
ברנד
מפרק כף יד
–
חקירת מפרק כף היד באמצעות מודל
נומרי לצורך תכנון אופטימלי של שתל
: רקע
מפרק הינו היד כף מפרק
ייחודי
המכיל
עצמות
. רבות
העצמות
נעות
זו
לזו ביחס
ומאפשרות
מגוון
תנועות
. רחב
הפתולוגיות הנפוצות במפרק כף היד הן פריקות
,
שברים ודלקות
. פרקים
פתולוגיות אלה נובעות לרוב כתוצאה ממאמץ יתר
,
משימוש לא נכון במפרק ומפגיעות חיצוניות
.
הפגיעות השונות
גורמות לתזוזת העצמות במפרק
,
לשחיקות ולבסוף אף עשויות
לגרום לפונקציונליות לקויה
.
הטיפולים המוצעים כיום הם קיבוע
) מלא / חלקי (
והחלפת מפרק
.
הקיבוע אמנם מפחית את הכאב אך
פוגע משמעותית בטווחי התנועה ובפעילות היומיומית
.
מכאן חשיבותו של תהליך החלפת המפרק
. בשתל
לאורך השנים פותחו ארבעה דורות של
שתלים אך גם הדור האחרון אינו
מספק פתרון אופטימלי וכמעט שלא
נעשה בו שימוש על ידי הרופאים
.
מסיבה
זו עלה הצורך לחקור את הנושא
ולנסות לשפר את שיטות הטיפול הקיימות
בשיתוף
בית החולים שיבא
–
תל השומר
.
מהות הפרויקט
:
חקירת מבנה מפרק כף היד והסיבות הגורמות
לכשל בשתלים עבור מפרק
, זה
מתוך כוונה לשפר את שיטות
הטיפול הקיימות בעזרת מודל נומרי ומודל ניסויי
.
מטרת המודל הנומרי
:
בחינת
המאמצים
בעצמות
,
בגידים
וברצועות של מפרק כף
היד
בעמיסות שונות לצורך תכנון שתל
אופטימלי תוך שימוש בכלי תוכנה נומריים
(
תוכנת
ANSYS
.)
לחצי מגע
דרישות
: עיקריות
.1
הבנת
הביומכניקה
יד כף מפרק של
בריא
וחולה
.
.2
שתל תכנון
המאפשר
פונקציונליות
הדומה
מפרק של לזו
ככל תקין
. הניתן
.3
השוואה
והתאמה
מול אל
הספרות
ובין
( המודלים
נומרי
וניסויי
).
אנליזה
נומרית
:
נתוני
המודל הנומרי נלקחו מאנליזה שנעשתה על שלושה מודלים
:
מפרק בריא
,
חולה ומושתל
.
-
גאומטרית
המפרק הבריא התקבלה מצילום
CT
לאחר המרה לקובץ תלת ממדי
.
-
גאומטריות המפרק החולה והמושתל
התקבלו מתוך שינויים שנעשו במפרק בריא
.
-
תנאי שפה והעמסה
:
o
-ה עצמות
Radius
- וה
Ulna
מקובעות בחלקן התחתון
.
o
עצמות המסרק מועמסות כמפורט בטבלה
מטה בעומסי
לחיצה המדמים
פעולת
Grip
.
-
בין העצמות קיים חיכוך
עם
מקדם השווה
0.02
במפרק הבריא ו
- 0.3
במפרקים החולה והמושתל
.
-
הרצועות
מודלו
כקפיצים
.
*
מתוך
: מאמר
Biomechanical analysis of the wrist arthroplasty: a finite element analysis
.
מהתוצאות
"הנ
ל עולה כי
מבין עצמות האמה שבמפרק הבריא
,
- עצם ה
Radius
נושאת במאמץ ממוצע
גבוה יותר פי
2
- מעצם ה
Ulna
.
, כמו כן
המאמץ הממוצע המקסימלי מתקבל על עצם ה
-
Trapezium
.
בעבור השוואת לחצי המגע הממוצעים בין המודלים
,
עולה כי במפרק
החולה
לחצים אלה
הינם
הגבוהים ביותר עקב
. שחיקה
לעומת זאת
,
במפרק המושתל לחצי
המגע דומים לאלו
שבמפרק
. הבריא
בהמשך עבודה זו
,
ינוסחו מודלים נומריים של
מפרק בריא ושתל עם
עומסים סטטיים
, בלחיצה
ויבחנו
המאמצים
בעצמות
ובמשטחי המגע שלהן
.
תתבצע השוואה של
התוצאות
שיתקבלו לתוצאות המודל
הניסויי ולתוצאות אנליזות דומות מהספרות לצורך
. אשרורן
הנחות המידול בפרויקט
:
-
העצם הומוגנית ועשויה מחומר אחד
–
Cortical Bone
.
-
מידול קבוצות עיקריות של רצועות
,
גידים וסחוסים
.
הסרת שכבות הסחוס
,
הפחתת
מספר הרצועות
,
צמצום המרווח
המפרקי ושחיקת עצמות
.
כריתת עצמות ה
-
Scaphoid
,
-ה
Lunate
וחלק מעצמות
-ה
Capitate
- וה
Triquetrum
והשתלת עצם
ושתל
Re-Motion
.
Gripping
מפרק מושתל מפרק חולה בדלקת פרקים מפרק בריא
התפלגות מאמצים
לחצי מגע