دانلود ترجمه مقاله پاسخ بیومکانیکی دیسک های بین مهره ای تخریب شده و ترمیم شده تحت بارگذاری ضربه ای (ساینس دایرکت – الزویر 2018) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

پاسخ بیومکانیکی دیسک های بین مهره ای تخریب شده و ترمیم شده تحت بارگذاری ضربه ای – ارزیابی های Ex-vivo و در محیط سیلیکنی

Biomechanical response of intact, degenerated and repaired intervertebral discs under impact loading – Ex-vivo and In-Silico investigation

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1 آزمایش های محیط مصنوعی
2-2 تست های آزمایشی در محیط طبیعی
2-3 مدل سازی FE الاستیک متخلخل و شناسایی مواد
2-4 شبیه سازی های FE بر اساس مدل های FE به روز رسانی شده خاص نمونه ها
2-5 تحلیل های آماری
3- نتایج
4- مباحث

چکیده

درک تاثیر بارگذاری ضربه ای بر روی پاسخ مکانیکی دیسک های میان مهره ای (IVD) یکی از مهمترین موضوعات برای ارزیابی مکانیزم های آسیب و تقسیمبندی کردن روش های درمانی موثر می باشد. این مطالعه از 24 بخش حرکتی گردنی خوکی استفاده کرده است تا بتواند پاسخ مکانیکی دیسک های سالم (8) ، تخریب شده ( دناتوره شده با تریپسین، 8) و ترمیم شده ( ترمیم شده با ژنپین 8) را تحت بارگذاری های ضربه ای مشخص کند. یک تحلیل کلی از شبیه سازی های المان محدود متخلخل و الاستیک نیز در ترکیب با تست های کشش و ضربه آزمایشگاهی در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است تا بتوان ویژگی های مواد را به دست آورد. تحلیل مستقیم نیز در این مطالعه با استفاده از مدل های FE خاص هر مدل انجام شده است تا بتوان تاثیر مدت زمان ضربه را هم ارزیابی کرد. بیشترین تنش محوری در IVD ها ، تنش های ون میسز در صفحه های نهایی و فشار متخلخل بین دیسک ها (IDP) نیز تحت پیش بارگذاری های 400 نیوتونی ، و سپس تحت توالی بار های ضربه ای برای 10 تکرار ( 10 تا 100 میلی ثانیه) ارزیابی شدند. نتایج به دست آمده در تطابق خوبی با آزمایش های کشش و ضربه بودند ( خطای کمتر از 10%). یک تفاوت محسوس نیز در بیشترین تنش محوری بین گروه دیسک های سالم و تخریب شده وجود داشت. در گروه دیسکهای تخریب شده، IDP به صورت محسوس کمتر بود. میزان تنش ون مسیز در صفحه های نهایی مجاور ، در اثر تخریب دیسک ها به صورت محسوس افزایش پیدا می کرد. ژنیپین اتصال دهنده میانی، این پتانسیل را دارد تا تغییرات ایجاد شده در دیسک های تخریب شده را تا حد زیادی بازیابی کند و گاهی می تواند پاسخ های مبتنی بر زمان را هم تغییر دهد، به خصوص در IDP ها. این موضوع بر اساس دانش ما، اولین مطالعه می باشد که تاثیر بارگذاری ضربه ای بر روی دیسک های سالم، تخریب شده و ترمیم شده را با استفاده از اعتبار سنجی های تست کششی و ضربه ای ارزیابی می کند.

4- مباحث

درک نقش بارگذاری ضربه ای بر روی ستون فقرات ، مرتبط با انرژی بالایی می باشد که در دوره کوتاهی از زمان آزاد می شود و ساختار های مختلف ستون فقرات را تحت تاثیر قرار می دهد و باعث می شود که IVD ها در معرض شکست و تخریب قرار بگیرند. در مقالات، در رابطه با پاسخ IVD نسبت به بارگذاری های ضربه ای مطالعه های محدودی موجود می باشد ، و دلیل آن نادر بودن این بارگذاری ها در شرایط فیزیولوژیک می باشد زیرا این نوع بارگذاری ها بیشتر در آسیب های سرعت بالا مثلا در تصادف های وسایل نقلیه ، شرایط نظامی یا مبارزه ای و یا ورزش های ضربه ای ایجاد می شود.

Abstract

Understanding the effect of impact loading on the mechanical response of the intervertebral disc (IVD) is valuable for investigating injury mechanisms and devising effective therapeutic modalities. This study used 24 porcine thoracic motion segments to characterize the mechanical response of intact (N = 8), degenerated (Trypsin-denatured, N = 8), and repaired (Genepin-treated, N = 8) IVDs subject to impact loading. A meta-model analysis of poroelastic finite element simulations was used in combination with ex-vivo creep and impact tests to extract the material properties. Forward analyses using updated specimen-specific FE models were performed to evaluate the effect of impact duration. The maximum axial stress in the IVDs, Von-Mises stress in the endplates, and intradiscal pore pressure (IDP) were calculated, under a 400 N preload, subject to a sequence of impact loads for 10 impact durations (10–100 ms). The results were in good agreement with both creep and impact experiments (error < 10%). A significant difference was found in the maximum axial stress between the intact and degenerated disc groups. The IDP was also significantly lower in the degenerated disc group. The Von Mises stress in the adjacent endplates significantly increased with degeneration. It is concluded that the disc time-dependent response significantly changes with disc degeneration. Cross-linker Genipin has the potential to recover the hydraulic permeability and can potentially change the time dependent response, particularly in the IDP. This is the first study, to our best knowledge, which explores the effect of impact loading on the healthy, degenerated and repaired IVD using both creep and impact validation tests.

4- Discussion

Understanding the role of impact loading on the spine is relevant due to the high energy released in a short period of time affecting various spinal structures and predisposing the IVD to premature degeneration and fracture. In literature, there is a paucity of data on the response of the IVD to impact loads, be it during rare abnormal occurrences in physiological activities, or as a result of high velocity trauma associated with motor vehicle accidents, military/combat situations, or impact sports.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پاسخ بیومکانیکی دیسک های بین مهره ای تخریب شده و ترمیم شده تحت بارگذاری ضربه ای – ارزیابی های Ex-vivo و در محیط سیلیکنی

Biomechanical response of intact, degenerated and repaired intervertebral discs under impact loading – Ex-vivo and In-Silico investigation