Biomechanical evaluation of using laser welding in cerclage wire fixation of femoral shaft fracture
2
Issued Date
2024
Copyright Date
2020
Resource Type
Language
eng
File Type
application/pdf
No. of Pages/File Size
xiv, 99 leaves : ill.
Access Rights
open access
Rights
ผลงานนี้เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยมหิดล ขอสงวนไว้สำหรับเพื่อการศึกษาเท่านั้น ต้องอ้างอิงแหล่งที่มา ห้ามดัดแปลงเนื้อหา และห้ามนำไปใช้เพื่อการค้า
Rights Holder(s)
Mahidol University
Bibliographic Citation
Thesis (M.Eng. (Industrial Engineering))--Mahidol University, 2020
Suggested Citation
Nutchanat Thongchuea Biomechanical evaluation of using laser welding in cerclage wire fixation of femoral shaft fracture. Thesis (M.Eng. (Industrial Engineering))--Mahidol University, 2020. Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/123456789/92114
Title
Biomechanical evaluation of using laser welding in cerclage wire fixation of femoral shaft fracture
Alternative Title(s)
การศึกษาทางชีวกลศาสตร์ของการใช้เลเซอร์เชื่อมลวดมัดกระดูกในการยึดตรึงกระดูกต้นขาหัก
Author(s)
Abstract
The aim of this research was to evaluate the biomechanical properties in cerclage wire fixation of femoral bone fracture. The fiber-laser welding was applied for welded on a cerclage wire to resolve the fixation failure which often occurred at the innermost turn of the twist by untwisting. There were two cerclage configurations for the experiment: cerclage wire single loop and double loop. This research consisted of six majority sections of the research methodology. First, study of laser parameters on cerclage condition consisted of pulse width, charge voltage, and multi frequency to find the area of the adequate laser parameters. Second, study of heat was to transfer from wire to the artificial bone. The third, corrosion testing of medical implants was to study of corrosion behavior after laser weld on cerclage wire. The fourth, biomechanical testing was to investigate load to failure on cerclage wire. The fifth, biological testing was to evaluate biocompatible with stainless steel wire 316L. The last procedure is designing a laser gun for the surgeon was more convenient to treat the patients. All of the results showed that the lowest heat input 17.09 J/cm provided a good appearance, free oxidation, low the temperature on the artificial bone and high corrosion resistance including occur low the colonized by bacteria 10 ? 0 CFU/mL. Furthermore, cerclage wire double loop with laser welded was a load at failure higher traditional cerclage wire significantly.
วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการประเมินคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของลวดมัดกระดูกในการยึดตรึงกระดูกต้นขาหัก การเชื่อมเลเซอร์ถูกนำ มาประยุกต์ใช้ในการศึกษาครั้งนี้โดย เชื่อมลงบนลวดมัดกระดูกเพื่อลดปัญหาการคลายตัวของปมลวด ซึ่งมักจะเกิดขึ้นที่เกลียวด้านในสุดของปมลวด ในการศึกษานี้ลวดมัดดามกระดูกที่ศึกษาแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ การมัดลวดแบบ Single loop และ Double loop งานวิจัยนี้มีขั้นตอนการดำเนินงาน 6 ขั้นตอนหลักประกอบด้วย ขั้นตอนที่ 1 ศึกษาพารามิเตอร์ของเลเซอร์ ซึ่งประกอบด้วย ความกว้างพัลส์, แรงดันไฟฟ้า และ ความถี่ ขั้นตอนที่ 2 ศึกษาการถ่ายโอนความร้อนที่เกิดจากลวดไปยังกระดูกจำลอง ขั้นตอนที่ 3 ศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนของลวดมัดดามกระดูกที่ผ่านการเชื่อมเลเซอร์ ขั้นตอนที่ 4 ศึกษาคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของลวดมัดดามกระดูกเพื่อประเมินค่าแรงดึง ขั้นตอนที่ 5 การทดสอบทางชีวภาพเพื่อประเมินความเข้ากันได้ทางชีวภาพของลวดมัดดามกระดูกที่ผ่านการเชื่อม ขั้นตอนสุดท้าย ออกแบบปืนเลเซอร์แบบพกพาเพื่อความสะดวกแก่ศัลยแพทย์กระดูกและข้อต่อการใช้งาน ผลลัพธ์จากการทดลองพบว่าค่าความร้อนในงานเชื่อมที่ต่ำ ที่สุดคือ 17.09 จูลต่อเซนติเมตรมีลักษณะแนวเชื่อมที่ดี, ไม่เกิดออกซิเดชัน, อุณหภูมิที่เกิดขึ้นบนกระดูกจา ลองต่ำ และสามารถต้านทานการกัด กร่อนได้ดี รวมทั้งเกิดการยึดเกาะของแบคทีเรียบนพื้นผิวต่ำ สุดเพียงแค่ 10 CFU/mL นอกจากนี้การมัดลวดแบบ Double loop ที่มีการเชื่อมเลเซอร์ให้ค่าแรงดึงมากกว่าการมัดลวดแบบธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ
วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการประเมินคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของลวดมัดกระดูกในการยึดตรึงกระดูกต้นขาหัก การเชื่อมเลเซอร์ถูกนำ มาประยุกต์ใช้ในการศึกษาครั้งนี้โดย เชื่อมลงบนลวดมัดกระดูกเพื่อลดปัญหาการคลายตัวของปมลวด ซึ่งมักจะเกิดขึ้นที่เกลียวด้านในสุดของปมลวด ในการศึกษานี้ลวดมัดดามกระดูกที่ศึกษาแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ การมัดลวดแบบ Single loop และ Double loop งานวิจัยนี้มีขั้นตอนการดำเนินงาน 6 ขั้นตอนหลักประกอบด้วย ขั้นตอนที่ 1 ศึกษาพารามิเตอร์ของเลเซอร์ ซึ่งประกอบด้วย ความกว้างพัลส์, แรงดันไฟฟ้า และ ความถี่ ขั้นตอนที่ 2 ศึกษาการถ่ายโอนความร้อนที่เกิดจากลวดไปยังกระดูกจำลอง ขั้นตอนที่ 3 ศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนของลวดมัดดามกระดูกที่ผ่านการเชื่อมเลเซอร์ ขั้นตอนที่ 4 ศึกษาคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของลวดมัดดามกระดูกเพื่อประเมินค่าแรงดึง ขั้นตอนที่ 5 การทดสอบทางชีวภาพเพื่อประเมินความเข้ากันได้ทางชีวภาพของลวดมัดดามกระดูกที่ผ่านการเชื่อม ขั้นตอนสุดท้าย ออกแบบปืนเลเซอร์แบบพกพาเพื่อความสะดวกแก่ศัลยแพทย์กระดูกและข้อต่อการใช้งาน ผลลัพธ์จากการทดลองพบว่าค่าความร้อนในงานเชื่อมที่ต่ำ ที่สุดคือ 17.09 จูลต่อเซนติเมตรมีลักษณะแนวเชื่อมที่ดี, ไม่เกิดออกซิเดชัน, อุณหภูมิที่เกิดขึ้นบนกระดูกจา ลองต่ำ และสามารถต้านทานการกัด กร่อนได้ดี รวมทั้งเกิดการยึดเกาะของแบคทีเรียบนพื้นผิวต่ำ สุดเพียงแค่ 10 CFU/mL นอกจากนี้การมัดลวดแบบ Double loop ที่มีการเชื่อมเลเซอร์ให้ค่าแรงดึงมากกว่าการมัดลวดแบบธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ
Description
Industrial Engineering (Mahidol University 2020)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's degree
Degree Department
Faculty of Engineering
Degree Discipline
Industrial Engineering
Degree Grantor(s)
Mahidol University