Metoda pozycjonowania powierzchni stawowych w modelowaniu MES

• Autorzy: Klekiel T.

Warianty tytułu

EN

A method for positioning the geometrical models of human joints in different positions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy opracowania metody przeznaczonej do pozycjonowania modeli geometrycznych kości na podstawie przyjętego obiektywnego kryterium. Zagadnienie zdefiniowano jako problem optymalizacyjny. Zastosowano metodę Newtona do pozycjonowania elementów kostnych stawu kolanowego dla dowolnego kąta zgięcia. Zaproponowano rozwiązanie umożliwiające ustalenie wzajemnego położenia powierzchni stawowych stawu kolanowego dla modeli geometrycznych kości udowej oraz piszczelowej pozyskanej z tomografii komputerowej dla wyprostowanej kończyny. Zastosowanie proponowanej metody umożliwia dokładne pozycjonowanie elementów bryłowych, dzięki czemu uzyskano wymagany kontakt powierzchni stawowych. Przedstawiona metoda umożliwia uzyskanie dokładnych modeli stawu dla dowolnych położeń.

EN

This paper presents the method to preparation geometrical models in which the suitable position is required. The author applied the Newton algorithm to finding solution for nonlinear set of equations. These equations are prepared from general relations between independent coordinates. Application was realized in VBA language based on data received from model generated in ANSYS Inc. Software. The proposed method was examined for finding position problem for the fibula and tibia bones in knee joint for different angles during bending of knee. The error of solutions was determined as a mean distance between selected spaces. The results were compared on the space selected to represented the cartilage contact in the joint.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie; metoda Newtona; metoda elementów skończonych

EN

modelling; Newton method; finite elements method

• Wydawca: Katedra Biomechatroniki, Wydział Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Aktualne Problemy Biomechaniki
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 12
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Klekiel T.

• Zakład Inżynierii Biomedycznej, Uniwersytet Zielonogórski

Bibliografia

• 1. Casolo F., Legnani G., A new approach to identify kinematic peculiarities in human motion, XII International Congress of Biomechanics ISB, 26-30 June 1989 University of California, Los Angeles, USA.
• 2. Chen Z., Jin Z., Prediction of in-vivo kinematics and contact track of total knee arthroplasty during walking, Biosurface and Biotribology, vol. 2, 2016, p.86–94.
• 3. Gaudreault N., Hagemeister N., Poitras S., Guise d. A. J., Comparison of knee gait kinematics of workers exposed to knee straining posture to those of non-knee straining workers, Gait & Posture, vol. 38, 2013, p.187–191.
• 4. Gerus P., Sartori M., F. Besier T., Fregly J. B., Delp L. S., Banks A. S., Pandy G. M., D'Lima, David G. Lloyd, Subject-specific knee joint geometry improves predictions of medial tibiofemoral contact forces, Journal of Biomechanics, vol. 46, 2013, p.2778–2786.
• 5. Golubović Z., Popović Z., Milenković S., Stojiljković P., Stevanović G., Radovanović Z., Golubović I., Trenkić M., Najman S., Petrović S., Missile Injury of the Knee Joint, Scientific Journal of the Faculty of Medicine in Niš, 2013, vol. 30(4), p.225-231.
• 6. Guess M. T., Razu S., Loading of the medial meniscus in the ACL deficient knee: A multibody computational study, Medical Engineering and Physics, vol. 41, 2017, p.26– 34.
• 7. Howells R. N., Brunton R. L., Robinson J., Porteus J. A., Eldridge D. J., Murray R. J., Acurate knee dislocation: An evidence based approach to the management of the multiligament injured knee, Injury, Int. J. Care Injured, vol. 42, 2011, p.1198-1204.
• 8. Klekiel T., Będziński R., Finite element analysis of large deformation of articular cartilage in upper ankle joint of occupant in military vehicles during explosion, Archives of Metallurgy and Materials, Vol 60, Issue 3B, 2015.
• 9. Klekiel T., Biomechanical analysis of lower limb of soldiers in vehicle under high dynamic load from blast event, J. Series on Biomechanics, vol. 29, 2-3, 14-30, 2015.
• 10. Rahman M., Cil A., P. Stylianou A., Prediction of elbow joint contact mechanics in the multibody framework, Medical Engineering and Physics, vol. 38, 2016, p.257–266.
• 11. Rossi R., Dettoni F., Bruzzone M., Cottino U., D’Elicio G. D., Bonasia E. D., Clinical examination of the knee: know your tools for diagnosis of knee injuries, Rossi et al. Sports Medicine, Arthroscopy, Rehabilitation, Therapy & Technology, 2011, vol. 3, p.25.
• 12. Sancisi N., Gasparutto X., Parenti-Castelli V., Dumas R., A multi-body optimization framework with a knee kinematic model including articular contacts and ligaments, Meccanica, 2017, vol. 52, p.695–711.
• 13. Vauhnik R., Morrissey C. M., Rutherford M. O., Turk Z., Pilih A. I., Perme P. M., Correlates of knee anterior laxity in sportswomen, The Knee, vol.16, 2009, p.427–431.
• 14. Wilson D. R., O’Connor J.J., A three-dimensional geometric model of the knee for the study of joint, Gait& Posture, 1997, p.108-115.
• 15. Winby R. C., Lloyd G. D., Besier F. T., Kirkb B. T., Muscle and external load contribution to knee joint contact loads during normal gait, Journal of Biomechanics, vol.42, 2009, p.2294–2300.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).