تحلیل فرکانسی پایداری اولیه پیچ‌های ستون فقرات و مقایسه آن با روش‌های گشتاور ورود و نیروی کشش پیچ

Abstract

به‌منظور درمان مشکل کمردرد، تثبیت ستون فقرات انجام می‌گیرد. یکی از روش‌های جراحی، استفاده از پیچ ارتوپدی است که در آن استحکام و پایداری پیچ اهمیت فراوانی دارد. به منظور ارزیابی پایداری پیچ‌های ارتوپدی و ستون فقرات می‌توان به آزمونهای پیچش پیچ، نیروی کشش پیچ، گشتاور ورود، بار خستگی و عکس‌های رادیولوژی اشاره کرد. در این پژوهش هنگام ورود پیچ به مهره ستون فقرات کمری گوسفند، با گشتاورسنج دیجیتال، بیشینه گشتاور ورود اندازه‌گیری شد، سپس به‌وسیله چکش مخصوص ضربه، ضربه‌ای به پیچ وارد شده و صدای تولیدشده به‌وسیله‌ی یک میکروفون دیجیتالی ضبط گردید. با پردازش سیگنال حاصل به‌وسیله‌ی نرم‌افزار MATLAB R2017 و رسم نمودار تبدیل فوریه‌ی سریع ، مود ارتعاشی پیچ به دست ‌آمد. درنهایت، به‌وسیله‌ی دستگاه آزمون کشش، نیروی کشش پیچ برای نمونه‌ها تعیین شد. نوآوری این پژوهش استفاده از روش تحلیل مودال و تعیین رابطه‌ی آن با بیشترین نیروی کشش پیچ و گشتاور ورود آن است. <br />در این مطالعه 5 پیچ مورد آزمایش قرار گرفتند که پارامترهای عمق پیچ، متغیر بودن تاج رزوه پیچ، خودکار بودن یا نبودن پیچ در آن‌ها متفاوت بود. بیشترین گشتاور ورود، نیروی کشش و فرکانس طبیعی به ترتیب 182 نیوتن در سانتی متر،992 نیوتن و 1916هرتز در پیچ با بدنه استوانه ای رخ داد. با مقایسه داده‌های به‌دست‌آمده، نتایج از رابطه خطی بین بیشترین نیروی کشش پیچ و گشتاور پیچ حکایت دارد. با توجه به عدم وجود معناداری در داده های فرکانس طبیعی و نیروی کشش پیچ بین پیچ های دارای نوک خودکار و غیر خودکار (مقایسه بین پیچ شماره 3و4 و بین 1و5)، استفاده از پیچ‌های خودکار یک مزیت است. روند صعودی یا نزولی پارامترهای وابسته در هر سه روش بیشترین گشتاور ورود، بیشترین نیروی کشش پیچ و فرکانس طبیعی یکسان است که با توجه به غیر مخرب بودن روش آنالیز مودال یک مزیت برای استفاده در جراحی‌های درون تنی می‌تواند باشد.