جلسه دفاع پایان¬نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- گرایش ساخت و تولید

موضوع: طراحی و ارزیابی داربست استخوان فک با خاصیت ناهمسانگرد به روش المان محدود و ساخت به روش ساخت افزودنی
استاد راهنما: دکتر مهدی کاظمی
استادان داور : دکتر علیرضا فدایی تهرانی - دکتر پیمان مصدق

چکیده

ترمیم نواقص استخوان فک پایین یکی از چالشهای اساسی در مهندسی بافت و جراحی فک و صورت است. این مسئله به دلیل ساختار
چندلایه و رفتار مکانیکی ناهمسانگرد استخوان فک پایین، پیچیدگی قابل توجهی دارد. استخوان فک پایین به طور کلی از یک لایه
متراکم خارجی، یک ناحیه اسفنجی میانی و یک لایه متراکم داخلی تشکیل شده است و خواص مکانیکی آن در جهات اصلی یکسان
نیست. ا زاینرو طراحی داربستی که بتواند به طور همزمان معماری چندلایه و رفتار مکانیکی ناهمسانگرد این استخوان را بازتولید کند،
ضروری است. هدف این پژوهش، طراحی، ارزیابی و ساخت داربست زیستتقلیدکننده مبتنی بر ساختار جایروید برای بازسازی نواقص
استخوان فک پایین بوده است. ابتدا، خواص مکانیکی استخوان فک پایین و مقادیر مدول الاستیسیته آن در سه جهت اصلی بررسی شد.
سپس، با مطالعه پیشینه پژوهش، ساختار جایروید به عنوان هندسه پایه انتخاب گردید، زیرا این ساختار دارای پیوستگی هندسی مناسب،
توزیع نسبتا یکنواخت تنش، تخلخل به هم پیوسته و قابلیت ساخت مطلوب به رو شهای ساخت افزودنی است. به منظور مد لساز ی
دقیقتر استخوان فک پایین به سه ناحیه قدامی، میانی و خلفی تقسیم شد و در هر ناحیه، سه لایه شامل بخش متراکم خارجی، بخش
اسفنجی میانی و بخش متراکم داخلی در نظر گرفته شد. در نتیجه، مدل نهایی شامل 9 ناحیه با ویژگیهای مکانیکی و هندسی متفاوت
بود. همچنین، به منظور ایجاد تغییر تدریجی در خواص مکانیکی و کاهش تمرکز تنش در مرز بین نواحی متراکم و اسفنجی، لای ههای
انتقالی با تغییرات کنتر لشده در پارامترهای هندسی ساختار جایروید طراحی شدند. در ادامه، مد لهای طراحی شده با استفاده از روش
اجزا محدود تحلیل شدند تا هندس هها و پارامترهای مناسبی برای دستیابی به مدول الاستیسیته هدف در جهتهای مختلف تعیین شوند. بر
اساس نتایج شبی هسازی درصد تراکم داربس تها در نواحی مختلف بین 20.3 الی 57.8 درصد تنظیم شد. مدول یانگ حاصل از شبی هسازی
برای نواحی مختلف و درجه تهای اصلی در بازه 0.050 الی 3.297 گیگاپاسکال قرار گرفت که با بازه مدول الاستیسیته استخوان طبیعی
فک پایین تطابق داشت. پس از تعیین پارامترهای بهینه، نمون ههای داربستی با روش فوتوپلیمریزاسیون با ماسک نوری ساخته شدند و تحت
آزمون فشار قرار گرفتند. نتایج آزمون تربی نشان داد که مدول یانگ نمون ههای ساخته شده در بازه 0.054 الی 3.084 گیگاپاسکال بوده
و بیشینه اختلاف آن با مقادیر پیش بینی شده در تحلیل اجزا محدود برابر با 14.2 درصد است. یافتهها نشان داد که داربس تهای طراحی
شده قادرند با دقت مناسبی تغییرات تدریجی خواص مکانیکی، تفاوت میان لای ههای متراکم و اسفنجی و رفتار ناهمسانگرد استخوان فک
پایین ار بازسازی کنند. این دستاورد میتواند گامی موثر در توسعه داربس تهای زیس تتقلی دکننده و شخصیسازیشده برای بازسازی
نواقص استخوان فک پایین باشد .