فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مدل‌سازی بیومکانیک مفاصل انسان با توجه به اهمیت بالا و کاربرد آن، از دیرباز مورد توجه محققان بوده و از این رو همواره روش‌های مدل‌سازی مفاصل و تحلیل دینامیک حرکت انسان در حال توسعه است. در این مقاله مدل بیومکانیکی زانو توسعه داده شده و یک روش کلی برای تجزیه و تحلیل دینامیکی مسائل تماس در ترکیب با مدل اسکلتی عضلانی ارائه شده است تا تحت شرایط بارگذاری واقعی رفتار مدل دینامیکی زانو ارزیابی شود. توسعه‌ی این مدل دینامیکی شامل بیان هندسی منحنی‌های تماسی و الگوریتمی برای تعیین نقاط تصادم است. در این مطالعه به محاسبه‌ی عمق نفوذ غضروف و نیروی تماس از طریق قانون تماس ناپیوسته‌ی غیرخطی پرداخته شده است. بنابراین حرکت نسبی استخوان ران و ساق از طریق نیروهای عکس‌العمل شامل تماس دو زیرلایه‌ی تماسی غضروف و استخوان در زانو مدل‌سازی شده است. هم‌چنین دو مدل جدید منحنی برازش شده-صفحه، و مدل کره-صفحه با هم مقایسه شده و یک تحلیل برای مواردی مانند آرتروز زانو ارائه شده است. در این پژوهش حداکثر 12% تفاوت در عمق نفوذ غضروف مفصل تیبیوفمورال داخلی مشاهده شده که با توجه به ضرورت مدل‌سازی دقیق‌تر برای محاسبه‌ی گشتاورهای زانو، این مساله از اهمیت زیادی برخوردار است. در مقایسه‌ی زانوی سالم و آرتروزی، مشاهده شده است که لزوما نیروی تماس در بیماران آرتروزی افزایش نیافته بلکه کاهش ضخامت غضروف موجب پیدایش تماس استخوان-استخوان در فرایند گام‌برداری می‌شود. میزان پیک عمق نفوذ در زانوی سالم 705/0 میلی‌متر بوده در حالی که این میزان برای زانوی 75% آرتروزی حدود 28% کاهش یافته است. این روش پیشنهادی با محاسبات نسبتا سریع و دقیق، ابزار مناسبی در تحلیل و کنترل مکانیسم‌های اسکلت خارجی می­باشد.