نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار، گروه تخصصی بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
3 دانشآموخته کارشناسی، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
چکیده
درک مکانیزم تخریب مصنوعی دیسک بهکمک مدلهای حیوانی، میتواند در مطالعة روشهای احیایی و به امید یافتن راهکارهای درمانی، مفید باشد؛ زیرا برای احیای بافت در مدلهای حیوانی، ابتدا نیاز به مدل تخریبشدة بافت است. فرآیند تخریب دیسک میتواند در مدلهای حیوانی و بهصورت ایجاد جراحت با سوزن سرنگ شبیهسازی شود. این در حالیاست که تاکنون پاسخ مکانیکی دقیق دیسک تخریبشده به این روش تحت بارگذاری فیزیولوژیک روزانه، بهخوبی در ادبیات تحقیق مطالعه نشده است. از اینرو در این تحقیق، از تحلیلهای اجزای محدود معکوس در ترکیب با تستهای آزمایشگاهی استفاده شد تا به کمک آنها، خصوصیات مکانیکی دیسکهای سالم (8 نمونه) و دیسکهای تخریبشده بهوسیلة سوزن سرنگ (8 نمونه) استخراج شود. پس از آن، مدلهای توسعه داده شده برای هر کدام از 16 نمونه تحت بارگذاری دینامیکی روزانه تحلیل شدند. براساس نتایج حاصل، تغییرات جابجایی محوری، فشار بین دیسکی و جابجایی کلی سیال بعد از 24 ساعت در گروه دیسکهای سالم بالاتر از دیسکهای تخریبشده بوده است؛ اما بیشینه استرس محوری داخل دیسک در گروه آسیبدیده بالاتر بوده است. نتایج بهدست آمده، همبستگی مناسبی با نتایج دیسک تخریبشدة طبیعی جسد انسان دارد؛ درنتیجه تخریب دیسک بین مهرهای با سوزن سرنگ اندازة 16، روشی ساده و مقرون به صرفه است که میتواند در شبیهسازی مکانیزم تخریب دیسک در مدلهای حیوانی اعمال شود.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Effect of Artificial Degeneration Induced by Needle Puncture on Time-Dependent Response of Intervertebral Disc.
نویسندگان [English]
- Mohammad Nikkhoo 1
- Sajjad Najafzadeh 2
- Romina Kargar 3
1 Assistant Professor, Biomechanics Group, Department of Biomedical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 M.Sc. Student, Department of Biomedical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 B.Sc., Department of Biomedical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]
Understanding the mechanism of artificial disc degeneration using animal models is useful to study the regenerative techniques in hope of finding potential therapeutic strategies. For any type of potential therapeutic techniques, first we need to have the degenerated model. Disc degeneration can be mimicked in animal studies using needle puncture. However, the detailed mechanical response of the artificial degenerated disc using needle puncture under physiological diurnal activities has not been analyzed well.Hence, reverse finite element analyses combined with in-vitro experiments were used in this study to find the mechanical properties of intact (N=8) and injured discs using needle puncture (N=8). Afterward, specimen-specific FE models for 16 discs were simulated during physiological diurnal activity. The results showed that the variation of axial displacement, intradiscal pressure, and total fluid exchangein intact discs were significantly higher than the injured ones after 24h. But the maximum axial stress within disc was significantly higher in injured group. The achieved results are correlated with previous human cadaver data for natural disc degeneration. Therefore, it is concluded that the G-16needle puncture injury is a simple and cost-effective methodology which can be used to mimic the degeneration mechanism in animal models.
کلیدواژهها [English]
- intervertebral disc
- disc degeneration
- In-Vitro Experiment
- finite element method
- Optimization
- Daily Dynamic Loading