Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ranjbar,Alireza Fadaei Tehrani,Aida Aray
مهدی رنجبر (استاد راهنما) علیرضا فدائی تهرانی (استاد راهنما) آیدا آرای (استاد مشاور)
 
STUDENT
MOHAMMADREZA MALEKI
محمدرضا ملکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
Intramedullary nailing (IMN) is one of the most common surgical operations for fixation of long bone fractures. Distal interlocking of intramedullary nails is a challenging procedure in orthopedic trauma surgery. One of the most difficult parts of the surgery is to find the accurate drilling position and direction to fasten the interlocking screw since the nail is placed inside the bone canal and the locations of its holes are invisible. Numerous techniques for distal interlocking screw insertion have been described aiming to decrease ionizing radiation exposure, number of drilling, and operation time. However, these techniques have not gained widespread clinical application and this process is doing either by fluoroscopy that called free-hand technique (FH) or by a special device designed for this purpose, known as targeting-arm devices (TAD). Fluoroscopy is a high-cost operation whereby patients and the surgical team are exposed to X-rays. The targeting device is a time-consuming process that involves trial and error. In such situations, the surgeon makes new guesses and drills repeatedly to find the position of the intramedullary nail holes which is very damaging to the tissue. The purpose of this study was to provide a more accurate and non-invasive method for orthopedic surgeons to easily determine the position of intramedullary nail holes in order to insert its screws. The proposed method is the application of a safe light to detect of the intramedullary nail holes. In addition to having the necessary safety features, this light must have desirable properties of transmittance, reflectance, and absorbance and be visible to the naked eye. For this purpose, Ex-Vivo and In-Vivo spectroscopy experiments were performed in the visible range of electromagnetic waves and the appropriate electromagnetic wavelength was determined. The laser intramedullary nail holes detector was designed and built according to ANSI Z136.3 – 2018 (American National Standard for Safe Use of Lasers in Health Care). Performance experiments were performed on animal samples. After receiving acceptable results, human tests were performed by orthopedic surgeons. Using laser intramedullary nail holes detector is a simple inexpensive method that reduces the surgical time and simplifies the process. This is an X-ray-free technique and prevents the patient and the surgical team from being exposed to X-rays. This new technology makes it easier to determine the position of intramedullary nail holes. This instrument paves the way for development of effective and safe intramedullary nailing in clinical applications. Keywords: Intramedullary Nail, Distal interlocking, Orthopedic, surgery, Laser
استفاده از میخ داخل‌استخوانی، یکی از متداول‌ترین روش‌های تثبیت شکستگی در استخوان‌های بلند است. کارگذاری پیچ‌های تثبیت کننده میخ داخل‌استخوانی، یک فرآیند چالش برانگیز در جراحی شکستگی‌های ارتوپدی است. یکی از دشوارترین بخش‌های عمل جراحی، پیدا کردن موقعیت و جهت دقیق سوراخکاری استخوان برای بستن پیچ تثبیت کننده است. این امر به این دلیل است که میخ در کانال وسط استخوان قرار داده شده و محل سوراخ‌های آن قابل تشخیص نیست. روش‌های مختلفی برای این منظور تعریف شده است که هدف آن‌ها کاهش میزان قرار گرفتن در معرض تابش پرتو، تعداد مراحل سوراخکاری و زمان جراحی است. با این حال، این روش‌ها کاربرد بالینی گسترده‌ای به‌دست نیاورده‌اند و این فرآیند یا با استفاده از فلوروسکوپی (به اصطلاح روش دست آزاد) یا به‌کمک یک وسیله خاص طراحی شده برای این‌منظور به‌نام دستگاه هدف‌گیری انجام می‌شود. مشکل اصلی فلوروسکوپی، علاوه بر هزینه عملکرد نسبتاً بالا، قرار گرفتن بیماران و تیم جراحی در معرض تابش اشعه X است. از آنجا که خطرات آسیب دیدگی زیادی در استفاده از روش فلوروسکوپی برای تعیین موقعیت سوراخ‌های میخ داخل استخوانی وجود دارد، دستگاه‌های هدف‌گیری مختلفی برای کاهش چنین خطرات طراحی شده‌اند. روش استفاده از دستگاه هدف‌گیری، یک فرآیند وقت‌گیر است که شامل آزمون و خطا می‌باشد. بدون کمک فلوروسکوپی، جراح اغلب باید موقعیت سوراخ‌های میخ داخل‌استخوانی را حدس بزند. کاربرد دستگاه‌ هدف‌گیری، به‌دلیل تغییر شکل میخ‌های داخل استخوانی در هنگام کارگذاری، ایجاد لقی و خطای زاویه‌ای مختل می‌شود. در چنین شرایطی، حدس‌های جدید و مته‌های مکرر برای تعیین موقعیت سوراخ‌های میخ داخل‌استخوانی زده می‌شود. هدف از این مطالعه، ارائه یک روشی غیر تهاجمی و دقیق‌تر به پزشکان است تا بتوانند به‌راحتی موقعیت سوراخ‌های میخ داخل‌استخوانی را به‌منظور کارگذاشتن پیچ‌های آن تعیین کنند. روش پیشنهاد شده برای این منظور، بکارگیری یک نور ایمن، به‌عنوان نمایان‌ساز سوراخ‌های میخ داخل‌استخوانی است. این نور باید علاوه بر دارا بودن ویژگی‌های ایمنی لازم، دارای خواص عبوری، بازتابی و جذبی مناسبی از بافت‌های انسانی باشد و با چشم غیر مسلح نیز قابل رویت باشد. برای این منظور، آزمایش‌های طیف‌سنجی Ex-Vivo بر روی بافت‌های حیوانی و آزمایش‌های طیف‌سنجی In-Vivo بر روی بافت‌های انسانی انجام شد و خواص عبوری، بازتابی و جذبی آن‌ها در دامنه طیف مرئی امواج الکترومغناطیس مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج طیف‌سنجی، طول موج الکترومغناطیس مناسب تعیین شد. محدوده توان نوری ایمن بر اساس استاندارد ANSI_Z136.3 (استاندارد ملی آمریکا برای استفاده ایمن از لیزرها در بهداشت و درمان) تعیین شد و سامانه لیزری نمایان‌ساز سوراخ‌های میخ داخل‌استخوانی طراحی و ساخته شد. آزمایش‌های بررسی صحت عملکرد این تجهیز ابتدا بر روی نمونه‌های حیوانی انجام شد. پس از دریافت نتایج مطلوب، درنهایت آزمایش‌های انسانی توسط پزشکان ارتوپد انجام گرفت. استفاده از سامانه لیزری در تعیین موقعیت سوراخ‌های میخ داخل‌استخوانی یک روش ساده و ارزان است که زمان جراحی را کاهش داده و این فرآیند را هموارتر می‌کند. این روش بدون تابش پرتوX است و باعث جلوگیری از قرارگرفتن بیمار و تیم جراحی در معرض تابش پرتو X می‌شود. این فناوری تعیین موقعیت سوراخ‌های میخ داخل استخوانی را آسان‌تر می‌کند. این تجهیز می‌تواند چشم‌انداز خوبی برای کاربردهای بالینی داشته باشد. کلمات کلیدی: میخ داخل‌استخوانی، پیچ‌ تثبیت کننده، ارتوپدی، جراحی، لیزر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی