طراحي و شبيه‌سازي اجزاي محدود يك ايمپلنت حافظه‌دار متناسب‌كننده تارهاي صوتي با عارضه فلج يكطرفه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

فلج يكطرفه تارهاي صوتي بيماريي است كه به واسطه آسيب به يكي از جفت اعصاب راجعه حنجره انسان به وقوع مي‌پيوندد. يكي از پيامدهاي اصلي اين بيماري فلج شدن يكي از تارهاي صوتي و ايجاد اختلال در صحبت كردن بيمار است. در حال حاضر به منظور درمان اين بيماري روش‌هاي متنوعي پيشنهاد شده است. روش‌هاي كاشت كاشتينه و متناسب‌سازي تارهاي صوتي از مهم ترين و كارآمدترين روش‌هاي پيشنهادي بر پايه جراحي چارچوب حنجره هستند كه در پژوهش حاضر نيز به طراحي و شبيه‌سازي كاشتينه‌اي با استفاده از آلياژهاي حافظه‌دار پرداخته شده است. آلياژهاي حافظه‌دار كه موادي با قابليت بازيابي شكل خود پس از تغيير شكل غيرالاستيك هستند، در پژوهش حاضر وظيفه‌ي بازگرداندن پويايي و حركت به تار صوتي فلج شده را ايفا مي‌كنند. اين امر با استفاده از رفتار حافظه‌داري آلياژهاي حافظه‌دار، طراحي و شبيه‌سازي شده است. كاشتينه حافظه‌دار طراحي شده اين امكان را به تار صوتي فلج شده باز مي‌گرداند كه رفتار طبيعي خود را شبيه‌سازي كرده و در زمان صحبت كردن و تنفس بيمار، موقعيت تار صوتي فلج شده را تغيير نمايد. اين امر موجب شده كه فضاي چاكناي در زمان تنفس بيمار به واسطه عدم ثابت شدن تار صوتي فلج شده توسط كاشتينه محدود نگردد. طراحي كاشتينه داخل نرم افزار اينونتور نسخه 2017 انجام گرفته و همچنين مدلي دو بعدي از هندسه حنجره در نرم افزار آباكوس نسخه 2019 مدل‌سازي و شبيه‌سازي شده و مراحل جا زدن و عملكرد كاشتينه در جاي خود نيز مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. شايان ذكر است كه مرحله جا زدن كاشتينه حافظه‌دار به صورت الاستيك - پلاستيك و با وارد كردن خواص به صورت نقطه به نقطه در نرم افزار شبيه‌سازي شده است. همچنين مرحله عملكرد و بروز رفتار حافظه‌داري كاشتينه نيز با در نظر گرفتن فرضي تغييرات دما به نسبت تغييرات زمان حل مسئله، با توجه به استفاده از حلگر صريح و به كمك تغييرات مدول الاستيك با دو روش متفاوت انجام گرفته است. علاوه بر اين مدلي آزمايشگاهي و تجربي نيز بر اساس شبيه‌سازي‌هاي صورت گرفته در نرم افزار تهيه و ساخته شده و در عمل نيز مفهوم و عملكرد كاشتينه حافظه‌دار طراحي و ارائه شده مورد آزمون و آزمايش قرار گرفته است. همچنين شايان ذكر است كه كاشتينه طراحي شده به منظور انجام آزمون‌ها به كمك دو سيم آلياژ حافظه‌دار نايتينول، كه از شركت Memry خريداري شده، ساخته شده است. كليه خواص مواد و بافت‌هاي موجود سعي شده است كه تا حدود زيادي، هم در حل‌هاي اجزاء محدود و هم در آزمون‌هاي تجربي مشابه يكديگر در نظر گرفته شوند و به منظور اثبات اين موضوع نيز آزمون‌ها و آزمايش‌هاي مختلف صورت گرفته است. در نهايت نيز به مقايسه كمي و كيفي نتايج حاصل از هر دو مدل شبيه‌سازي شده اجزاء محدود و آزمايشگاهي پرداخته شده است. از مقايسه نتايج مشخص مي‌گردد كه مدل اجزاء محدود شبيه‌سازي شده با تقريب‌هاي مناسبي در اكثر بخش‌ها قادر به شبيه‌سازي و مدل‌سازي آنچه در آزمايش‌ها نيز اتفاق افتاده، بوده است. همچنين امكان اجرا و بيان مفهوم ايده و نوآوري طرح شده در پژوهش حاضر نيز تا حدود زيادي در هر دو شبيه‌سازي اجزاء محدود و آزمايشگاهي مسئله نمايان گرديده است. از مهم‌ترين مزايا كاشتينه حافظه‌دار ارائه شده مي‌توان به بازگرداندن پويايي و هوشمندي به تار صوتي فلج شده، عدم وجود محدوديت در جا زدن كاشتينه توسط پزشك به دليل وجود خاصيت حافظه‌داري كاشتينه و عدم نياز به ثابت‌سازي و يا بخيه كردن كاشتينه حافظه‌دار در مكان خود به واسطه حافظه‌داري كاشتينه اشاره نمود. در نهايت از مهم‌ترين معايب كاشتينه حافظه‌دار ارائه شده مي‌توان به ايجاد محدوديت براي بيمار به دليل نياز به بازيابي گرمايي خارجي براي فعال و غيرفعال نمودن كاشتينه و همچنين عدم كاركرد مناسب و از دست دادن هوشمندي و پويايي كاشتينه به دليل افزايش ناگهاني دماي محل كاشت بنا به وقوع هر دليلي از جمله تب كردن بيمار اشاره كرد. شايان ذكر است كه اين امر صرفا موجب مي‌گردد كه كاركرد كاشتينه همچون ساير كاشتينه‌هاي غير هوشمند شده و هيچ گونه عوارض و يا مشكلاتي را براي بيمار به همراه نخواهد داشت.

223556

طراحي كاربردي جامدات

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان