آزمون پیچش نیل چیست؟

آزمون پیچش نیل (Torsional Testing of Intramedullary Nails) یکی از آزمون‌های مکانیکی حیاتی در ارزیابی عملکرد نیل‌های داخل‌استخوانی (Intramedullary Nails) می‌باشد که به‌منظور تعیین مقاومت آن‌ها در برابر بارهای پیچشی انجام می شود.

در این آزمون، نیل در شرایط نصب استاندارد درون فیکسچر قرار گرفته و نیروی پیچشی (Torsional Load) با نرخ کنترل‌شده از دو سر به آن وارد می‌شود تا میزان مقاومت، سفتی پیچشی (Torsional Stiffness)، و نقطه تسلیم یا شکست آن تحت تنش‌های چرخشی مشخص گردد.

تست پیچش نیل  برای شبیه‌سازی شرایط بالینی که در آن استخوان و ایمپلنت تحت بارهای چرخشی قرار می‌گیرند، اهمیت زیادی دارد و مطابق با استانداردهایی مانند ASTM F1264 انجام می‌شود. انجام این آزمون در آزمایشگاه‌های دارای گواهینامه ISO/IEC 17025 تضمین‌کننده دقت، قابلیت ردیابی نتایج، و تطابق با الزامات بین‌المللی است.

جهت دریافت خدمات و مشاوره رایگان با نیکوفامد تماس بگیرید.

آزمون پیچش نیل چگونه انجام می شود؟

آماده‌سازی نمونه

در این مرحله، نمونه نیل داخل‌استخوانی (IM nail) که قرار است تحت آزمون قرار گیرد، باید بررسی و آماده‌سازی شود:

ابعاد دقیق (طول، قطر، تعداد سوراخ‌ها، محل سوراخ‌های قفل‌کننده proximal/distal) باید با مدل بالینی یا طراحی CAD مقایسه و مستندسازی شود.

نمونه باید فاقد زنگ‌زدگی، ترک، خراش یا آسیب مکانیکی قبلی باشد. در صورتی که نیل بخشی از یک سامانه ماژولار باشد (مثل پیچ‌های قفل‌شونده)، قطعات مرتبط نیز مطابق دستورالعمل سازنده نصب می‌شوند.

برای شبیه‌سازی واقع‌گرایانه، در برخی موارد از نیل‌هایی استفاده می‌شود که قبلاً درون استخوان‌های مصنوعی یا مواد شبیه‌ساز نصب شده‌اند.

 نصب در فیکسچر آزمون

 نصب صحیح نیل در فیکسچر یکی از مهم‌ترین مراحل آزمون است:

یک انتهای نیل در فیکسچر ثابت قرار می‌گیرد تا حرکت نداشته باشد (Fixed End)، در حالی‌که انتهای دیگر آزاد است تا تحت گشتاور پیچشی قرار گیرد (Rotating End).

محل نصب باید محوری (Coaxial) باشد تا نیروهای خارج از محور به نیل وارد نشود (مثلاً نیروی خمشی یا کششی). همچنین استفاده از آداپتورهای مخصوص برای مهار دقیق نیل و جلوگیری از لغزش الزامی است و در صورت لزوم، از گشتاور سنج (torque transducer) بین آداپتور و فیکسچر استفاده می‌شود.

تنظیم دستگاه آزمون

دستگاه آزمون پیچش (Torsion Testing Machine) باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

کنترل بار پیچشی با دقت بالا

ثبت هم‌زمان زاویه چرخش و گشتاور اعمال‌شده

نرخ بارگذاری قابل تنظیم (معمولاً در محدوده 0.5 تا 2 درجه در ثانیه)

کالیبراسیون دستگاه قبل از آزمون برای اطمینان از دقت نتایج انجام می‌شود.

داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار تست مکانیکی یا دیتالاگر اختصاصی ثبت می‌گردند.

اعمال بار پیچشی

پس از راه‌اندازی دستگاه:

گشتاور پیچشی به انتهای آزاد نیل اعمال می‌شود به‌صورت پیوسته، یکنواخت و با نرخ مشخص.

نیل تحت پیچش قرار می‌گیرد تا زمانی که:

• به حداکثر گشتاور مجاز (ultimate torque) برسد،
• یا زاویه چرخش خاصی که از پیش تعیین شده، حاصل شود،
• یا شکست مکانیکی کامل (fracture, yielding, or structural failure) رخ دهد.

داده‌های پیوسته از ابتدا تا پایان آزمون ثبت می‌شوند.

 ثبت داده‌ها

اطلاعات دقیق آزمون باید ثبت و ذخیره شوند:

Torque (N·m): گشتاور اعمال‌شده در هر لحظه

Twist Angle (degrees): زاویه چرخش ثبت‌شده در لحظه

Yield Torque: گشتاوری که پس از آن تغییر شکل دائمی آغاز می‌شود (تشخیص با انحراف از خط الاستیک)

Ultimate Torque: حداکثر گشتاوری که نیل قبل از شکست تحمل می‌کند

Torsional Stiffness: شیب نمودار گشتاور بر حسب زاویه پیچش در ناحیه الاستیک (N·m/deg)

تحلیل و تفسیر نتایج

 نتایج باید به‌صورت کمی و کیفی تحلیل شوند:

نمودار Torque vs. Twist Angle رسم شده و ناحیه‌های مختلف آن تحلیل می‌شوند.

نقاط تغییر رفتار الاستیک به پلاستیک مشخص می‌گردند.

مقادیر به‌دست‌آمده با مقادیر مرجع طراحی، استانداردهای کیفی یا نتایج آزمون نمونه‌های دیگر مقایسه می‌شوند.

رفتار شکست (محل شکست، نوع گسیختگی، پلاستیسیته موضعی، شکست شکننده یا نرم) نیز باید گزارش شود.

 مستندسازی و گزارش نهایی

گزارش آزمون باید شامل موارد زیر باشد:

مشخصات کامل نمونه (سری ساخت، ابعاد، جنس، برند)

شرایط آزمون: نرخ بارگذاری، دما، نوع محیط (خشک یا مرطوب)، نوع فیکسچر

جدول داده‌ها و نمودارها

عکس از نحوه نصب، وضعیت قبل و بعد از آزمون

تحلیل نتایج (مقدار Stiffness، Yield Torque، Ultimate Torque)

مشاهده‌های خاص مثل صداهای ترک خوردن، لغزش، یا شکست ناگهانی

امضای اپراتور، تاریخ انجام، کالیبراسیون تجهیزات

جهت کسب اطلاعات در رابطه با آزمون خمش پلاک زاویه‌دار کلیک کنید.

اهمیت انجام آزمون پیچش نیل

نیل‌های داخل‌استخوانی (Intramedullary Nails) به عنوان یکی از پرکاربردترین روش‌های تثبیت داخلی شکستگی‌های بلند استخوانی طراحی شده‌اند و وظیفه اصلی آن‌ها انتقال بارهای مکانیکی و ایجاد پایداری تا زمان جوش‌خوردن کامل استخوان است. در شرایط بالینی، این ایمپلنت‌ها علاوه بر تحمل بارهای خمشی و فشاری، به‌طور مداوم در معرض بارهای پیچشی ناشی از حرکات طبیعی اندام، چرخش عضلات و نیروهای عملکردی بدن قرار می‌گیرند. مقاومت پیچشی کافی نیل نقشی کلیدی در جلوگیری از چرخش قطعات استخوانی، عدم جوش‌خوردگی (Non-union)، بدجوش‌خوردگی (Mal-union) و شکست ایمپلنت ایفا می‌کند.

آزمون پیچش نیل بر اساس استانداردهایی نظیر ASTM F1264، با هدف شبیه‌سازی شرایط بارگذاری واقعی انجام می‌شود و معیارهایی همچون سختی پیچشی (Torsional Stiffness)، گشتاور تسلیم (Yield Torque) و گشتاور شکست (Ultimate Torque) را تعیین می‌کند. اهمیت این آزمون در آن است که امکان ارزیابی طراحی‌های مختلف، کنترل کیفی تولید، مقایسه مواد و پوشش‌ها و در نهایت تضمین ایمنی و کارایی بالینی را فراهم می‌آورد. بدون انجام آزمون پیچش، ارزیابی کامل رفتار مکانیکی نیل امکان‌پذیر نبوده و ریسک شکست مکانیکی ایمپلنت و بروز عوارض برای بیمار افزایش خواهد یافت.

آزمایشگاه همکار نیکوفارمد با دارابودن گواهینامه بین‌المللی ISO/IEC 17025 و بهره‌مندی از تجهیزات پیشرفته آزمون مکانیکی، توانایی انجام آزمون پیچش نیل‌های داخل‌استخوانی را بر اساس الزامات استاندارد ASTM F1264 دارا می‌باشد. در این آزمون، مشخصات مکانیکی حیاتی نظیر سختی پیچشی، گشتاور تسلیم و گشتاور شکست نیل با دقت بالا اندازه‌گیری و ارزیابی می‌گردد تا اطمینان از ایمنی، کیفیت و انطباق محصول با استانداردهای جهانی حاصل شود.

اجرای این آزمون در نیکوفارمد با تکیه بر دانش تخصصی کارشناسان و سیستم مدیریت کیفیت مبتنی بر 17025، پشتوانه‌ای مطمئن برای تولیدکنندگان و واردکنندگان تجهیزات پزشکی در مسیر تأییدیه‌های قانونی و تضمین کارایی بالینی محصولات محسوب می‌شود.