تأثیر چیدمان پیچ‌ها و پارامترهای سوراخکاری بر استحکام ثابت‌سازی شکستگی گردن استخوان ران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، ایران

2 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه یزد

10.22034/ijme.2024.417897.1839

چکیده

برای ثابت کردن شکستگی گردن استخوان ران با استفاده از پیچ، نظرهای متفاوتی بین جراحان ارتوپد در مورد چیدمان پیچ‌ها وجود دارد. همچنین پارامترهای سوراخ‌کاری استخوان از جمله زاویه رأس مته و سرعت دورانی مته نیز می‌تواند در استحکام ثابت‌سازی تأثیر داشته باشد. در این تحقیق، به‌صورت تجربی و به کمک شبیه‌سازی تأثیر سه نوع چیدمان مثلث، مثلث معکوس و خطی و پارامترهای سرعت دورانی و زاویه رأس مته بر استحکام ثابت‌سازی شکستگی گردن استخوان ران برای نخستین بار بررسی ‌شده‌است. در آزمایش‌های تجربی، بیشترین نیروی تحمل‌شده برای چیدمان مثلث معکوس و نسبت به چیدمان‌های مثلث و خطی به ترتیب 25% و 37% بیشتر است. سرعت دورانی مته 2000 دور بر دقیقه نسبت به 1000 دور بر دقیقه و زاویه رأس مته °60 نسبت به °118 به ترتیب به‌طور میانگین 11 و 5/7 درصد استحکام اتصال را افزایش داده‌اند. آنالیز واریانس نشان داد که میزان تأثیر نوع چیدمان پیچ‌ها، سرعت دورانی مته و زاویه رأس مته بر استحکام ثابت‌سازی به ترتیب 26/83، 98/6 و 24/3 درصد است.‌ نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی عددی نشان داد که چیدمان مناسب، مثلث معکوس با پارامترهای سوراخ‌کاری سرعت دورانی مته 2000 دور بر دقیقه و زاویه رأس مته °60 است که 4782 نیوتون نیرو را تحمل کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effect of Screw Arrangement and Drilling Parameters on the Fracture Fixation Strength of Femoral Neck

نویسندگان [English]

  • Ali Amani Raftar 1
  • Mohammad Mahdi Abootorabi 2
1 Master's student in Manufacturing, Faculty of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd
2 Associate Professor of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

To fix the femoral neck fracture using screws, there are different opinions among orthopedic surgeons about screw placement. Also, the parameters of bone drilling, including the angle of the drill tip and the rotational speed of the drill, can also have an effect on the fixation strength. In this research, experimentally and with the help of simulation, the effect of three types of arrangement including triangle, inverted triangle and linear, and parameters of rotational speed and angle of the drill tip on the strength of femoral neck fracture fixation has been investigated for the first time. In experimental tests, the maximum force tolerated by for the inverted triangle arrangement is 25% and 37% higher than the triangle and linear arrangements, respectively. The rotational speed of the drill 2000 rpm compared to 1000 rpm and the tip angle of the drill 60° compared to 118° have increased the connection strength by 11 and 7.5 percent, respectively. The analysis of variance showed that the effect of the type of screw arrangement, respectively. the rotational speed of the drill and the angle of the drill tip on the fixation strength is 83.26, 6.98 and 3.24%, respectively. The results obtained from the numerical simulation showed that the proper arrangement is the inverted triangle with the drilling parameters of the rotational speed of the 2000 rpm and the tip angle of the 60°, which has endured N4782 force.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fracture Fixation
  • Femoral Neck Fracture
  • Rotational Speed
  • Drill Tip Angle
  • FEM