دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 شماره 2 (Special Issue) 2021 04 21 Prediction of femoral fracture pattern using finite element analysis of dual-energy X-ray absorptiometry -based model پیش‌بینی محل شکستگی استخوان ران با استفاده از تحلیل المان محدود مدل حاصل از تصاویر دستگاه سنجش تراکم استخوان 1223 1236 3752 10.22060/mej.2019.16816.6450 FA زینب محمدی مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس فاطمه السادات علوی اندراجمی تربیت مدرس-مهندسی مکانیک Journal Article 2019 07 26 Osteoporotic bone fracture is a significant public health problem. Therefore, it has attracted several physicians' and biomedical researchers' attention. The main objective of this study is to predict hip fracture location under various loading conditions. The use of bone densitometry in clinics to evaluate and predict osteoporosis has been expanded. Therefore, in this research, finite element analysis is carried out using models based on images and reports of dual-energy X-ray absorptiometry system to predict the femoral fracture pattern. Initially, the finite element models were created based on the bone mineral density reported in four distinct regions including neck, greater trochanter, inter trochanter, and total hip. To improve the accuracy of predictions, the pixel by pixel bone mineral density map was extracted based on the raw data of the HOLOGIC bone densitometry device. Linear finite element analysis was performed using the maximum risk factor, which has been defined based on the ratio of the strain energy density to the yield strain energy density, and thus the location of femoral fractures was determined based on the location of critical elements. The results demonstrate that using the non-homogeneous distribution of bone mineral density in a finite element analysis of the 2D models based on dual-energy X-ray absorptiometry can be considered as a useful tool for predicting the location of the bone fracture. <strong>شکستگی استخوانی ناشی از پوکی استخوان، یکی از مشکلات اصلی سلامت عمومی است به همین دلیل، این موضوع توجه بسیاری از پزشکان و محققان زیست پزشکی را به خود جلب کرده است. در همین راستا هدف اصلی از این مطالعه، پیش</strong><strong>‌</strong><strong>بینی محل شکستگی استخوان ران تحت شرایط بارگذاری مختلف می</strong><strong>‌</strong><strong>باشد</strong><strong>.</strong><strong>امروزه استفاده از دستگاه</strong><strong>‌</strong><strong>های سنجش تراکم استخوان در کلینیک</strong><strong>‌</strong><strong>ها برای ارزیابی و پیش</strong><strong>‌</strong><strong>بینی پوکی استخوان گسترش‌یافته است. از</strong><strong>این رو در این پژوهش تحلیل‌های المان محدود با به‌کارگیری مدل‌هایی بر مبنای تصاویر و گزارش دستگاه جذب‌سنجی دوگانه اشعه ایکس برای پیش‌بینی الگوی شکستگی انجام گردیده است</strong><strong>. </strong><strong>مدل</strong><strong>‌</strong><strong>های المان محدود در ابتدا بر مبنای تراکم مواد معدنی گزارش‌شده در</strong><strong>چهار</strong><strong>ناحیه مشخص شامل گردن، تروکانتر بزرگ، تروکانتر میانی و کل استخوان ران مدل تهیه شد. پس‌ از آن به ‌منظور بهبود دقت پیش‌بینی</strong><strong>‌</strong><strong>های انجام‌شده، نقشه تراکم مواد معدنی استخوانی به ‌صورت پیکسل به پیکسل با توجه به داده</strong><strong>‌</strong><strong>های خام دستگاه سنجش تراکم استخوان هولوژیک استخراج گردید</strong><strong>.</strong><strong> تحلیل</strong><strong>‌</strong><strong>های خطی المان محدود با استفاده از معیار حداکثر فاکتور خطر تعریف‌شده براساس نرخ </strong><strong>چگالی انرژی کرنشی به چگالی انرژی کرنشی نهایی</strong><strong> انجام شد و بدین ترتیب محل المان</strong><strong>‌</strong><strong>های بحرانی به ‌عنوان محل شکستگی استخوان ران مشخص گردید</strong><strong>. </strong><strong>نتایج به‌‌دست‌آمده حاکی از آن است که استفاده از توزیع غیر همگن تراکم مواد معدنی استخوانی در تحلیل المان محدود مدل</strong><strong>‌</strong><strong>های دوبعدی مبتنی بر روش جذب‌سنجی دوگانه اشعه ایکس می</strong><strong>‌</strong><strong>تواند به‌ عنوان یک ابزار کارآمد جهت پیش</strong><strong>‌</strong><strong>بینی محل بروز شکستگی استخوان محسوب گردد</strong><strong>.</strong><br />. https://mej.aut.ac.ir/article_3752_48df7b8e8d586a55cf3e7054a4c85b30.pdf