بررسی پاسخ وابسته به زمان دیسک‌های بین مهره‌ای سالم و دژنره‌شده‌ی ناحیه‌ی گردنی با استفاده از مدل پوروویسکوالاستیک و داده‌های تست تجربی ریلکسیشن

Abstract

در ستون فقرات، دیسک‌های بین مهره­ای نقش انعطاف­پذیری، انتقال بار و استهلاک انرژی در ضربات ناشی از بارگذاری را بر عهده دارند. افزایش سن و اعمال بارگذاری­های نامناسب منجر به انحطاط (دژنره شدن) دیسک­های بین مهره­ای می­شود. بررسی پارامترهای بیومکانیکی دیسک سالم و دژنره‌شده در سطوح مختلف جهت کشف مکانیزم­های مربوط به دژنره شدن دیسک و یافتن راه‌کارهای درمانی موثر از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، یک دیسک بین مهره­ای ناحیه‌ی گردنی ستون فقرات به همراه دو مهره‌ی مجاور آن (C₅ و C₆) با استفاده از روش مقطع­نگاری رایانه­ای (سی­تی اسکن) به یک مدل سه‌بعدی دقیق تبدیل شده است. برای تعریف دقیق خواص بیومکانیکی دیسک و مهره‌ها از دو مدل پوروویسکوالاستیک و پوروالاستیک استفاده شده است. در این دو مدل، ساختار دیسک و مهره به صورت متخلخل در نظر گرفته شده و هم‌چنین خواص ماتریس جامد دیسک و مهره و جریان سیال (آب) درون آن‌ها به عنوان یک عامل اساسی در عمل‌کرد ستون مهره­ها نیز مد نظر قرار داده شده است. خاصیت ویسکوالاستیک فاز جامد دیسک با استفاده از تست آزمایشگاهی ریلکسیشن (آسودگی از تنش) روی نمونه‌ی دیسک گوسفندی و برازش داده­های تنش بر حسب زمان، به مدل عمومی ماکسول دوشاخه­ای استخراج گردیده است. پاسخ­های وابسته به زمان دیسک بین مهره‌ای سالم و دیسک­های دژنره‌شده در سه سطح مختلف (خفیف، متوسط و شدید) در بارگذاری ریلکسیشن، با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهند که در فرایند ریلکسیشن، با افزایش میزان دژنره شدن دیسک، سرعت جریان سیال درون آن کاهش یافته و این امر منجر به کاهش انعطاف­پذیری دیسک تحت بارگذاری می­گردد. هم‌چنین با بررسی نتایج مشاهده می­شود که تنش ریلکسیشن دیسک­ دژنره‌شده‌ی سطح 3 (شدید) نسبت به دیسک بین مهره­­ای سالم تا حدود 16% افزایش یافته است. بررسی میزان بیرون­زدگی دیسک­های دژنره‌شده و دیسک سالم تحت بارگذاری، نشان می­دهد که با افزایش میزان دژنره شدن دیسک، میزان بیرون­زدگی آن نیز افزایش می‌یابد.