Method of Skeletal System Modelling

• Autorzy: Olszewski H. , Wojnicz W. , Wittbrodt E.

Warianty tytułu

PL

Metoda modelowania układu szkieletowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An original method of skeletal system modelling is presented in detail. Using DICOM images obtained from CT and PET tests, shell models of nine bones were created (humerus, radius, ulna, scapula, clavicle, femur, tibia, fibula, pelvis). Two methods of bone behaviour are also proposed, the first method treating the bone as a solid structure and the second method treating the bone as a complex porous structure. The behaviour of model parts is numerically examined by using the finite element method.

PL

W artykule opisano autorską metodę modelowania układu szkieletowego. Stosując zdjęcia DICOM otrzymane z badania CT i PET, utworzono dziewięć modeli powłokowych kości (kości ramiennej, kości promieniowej, kości łokciowej, łopatki, obojczyka, kości udowej, kości piszczelowej, kości strzałkowej i miednicy). Zaproponowano dwie metody modelowania zachowania kości. Zgodnie z pierwsza metoda kość jest traktowana jako bryła jednorodna, zgodnie z druga metoda - jako złożona struktura porowata. Zachowanie składowych części modelu zostało numerycznie przebadane, stosując metodę elementów skończonych.

Słowa kluczowe

EN

bone; trabecular; thresholding; modelling; FEM; DICOM

PL

modelowanie; FEM; DICOM; kość

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. LX, nr 3
• Strony: 335--346
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Olszewski H.

• Gdansk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gdansk, Poland

autor

Wojnicz W.

• Gdansk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gdansk, Poland

autor

Wittbrodt E.

• Gdansk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Gdansk, Poland

Bibliografia

• [1] Jaecques S.V.N., van Oosterwyck H., Muraru L., van Cleynenbreugel T., de Smet E., Wevers M., Naert I., vander Sloten J.: Individualised, micro CT-based finite element modelling as a tool for biomechanical analysis related to tissue engineering of bone. Biomaterials 25, 2004, pp. 1683-1696.
• [2] Kadir M.R., Syahrom A., Öchsner A.: Finite element analysis of idealised unit cell cancellous structure based on morphological indices of cancellous bone. Med Biol Eng Comput 48, 2010, pp. 497-505.
• [3] Ruimerman R.: Modelling and remodelling in bone tissue. PhD Thesis. Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, 2005.
• [4] Lievers W.B., Waldman S.D., Pilkey A.K.: Minimizing specimen length in elastic testing of end-constrained cancellous bone. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials 3, 2010, pp.22-30.
• [5] Bankman I.M.: Handbook of medical imaging. ACADEMIC PRESS, A Harcourt Science and Technology Company, 2000.
• [6] Bovik A.: Handbook of image and video processing. ACADEMIC PRESS, A Harcourt Science and Technology Company, 2000.
• [7] Nixon M.S., Aguado A.S.: Feature extraction and image processing. Newnes, 2002.
• [8] Borouchaki H., Hecht F., Saltel E., George P.I.: Reasonably efficient Delaunay based mesh generator in 3 dimensions. INRIA. Domaine de Voluceau. Rocquencourt, BP 105, 78153 Le Chesnay Cedex, France, 2002.
• [9] Hoppe H., DeRose T., Duchamp T., McDonald J., Stuetzle W.: Surface reconstruction from unorganized points. Computer Graphics (SIGGRAPH’92 Proceedings), 26(2): 71÷78, July 1992.
• [10] Attene M., Spagnuolo M.: Automatic surface reconstruction from point sets in space. Instituto per 1a Matematica Applicata, Consiglio Nazionale delle Richerche, Genova, Italy, 2000.
• [11] Carnelli D., Lucchini R., Ponzonu M., Contro R., Vena P.: Nanoindentation testing and finite element simulations of cortical bone allowing for anisotropic elastic and inelastic mechanical response. Journal of Biomechanics 44, 2011, pp. 1852-1858.
• [12] Xiong Z., Yan Y., Zhang R., Sun L.: Fabrication of porous poly (L-lactic acid) scaffolds for bone tissue engineering via precis extrusion. Scripta Materialia 45, 2001, pp. 773-779.
• [13] Tezuka K., Wada Y., Takahashi A.: Computer-simulated bone architecture in a simple boneremodelling model based on a reaction-diffusion system. J Bone Miner Metab 23, 2005, pp. 1-7.