Analysis of the fractures within a knee joint -structure Identification and modeling

• Autorzy: Jankowski K.

Warianty tytułu

PL

Analiza złamań w obszarze stawu kolanowego identyfikacja struktur i modelowanie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a geometrical modeling process of custom-designed plates stabilizing knee joint fractures (especially of a tibia). The pre-operational planning of the surgery for the exact surgical case was based on the bone models obtained from computed tomography (CT). The type the fractures was specified by the AO classification. The subsequent procedures of modeling were worked out by means of The following programs: Mimics (geometry reconstruction), Geomagic (modeling) and SolidWorks (designing and using for the analysis of the state of stresses under the influence of the forces affecting a tibia), Furthermore, with the use of the finite elements method, the correctness verification of the designed stabilizers was made taking into consideration the stresses. As a frame of reference for the results of this analysis a standard bone plate, which is applied in this type of fractures, was used.

PL

W pracy przedstawiono proces modelowania geometrycznego płytek stabilizujących złamanie kości stawu kolanowego (w szczególności kości piszczelowej). Na podstawie modeli kości uzyskanych w wyniku badania tomografem komputerowym możliwe było przedoperacyjne planowanie zabiegu dla konkretnego przypadku chirurgicznego. Charakter złamań określany byt w oparciu o klasyfikację AO. Opracowano kolejne etapy postępowania w procesie modelowania za pomocą programów Mimics (obrazowanie), Geomagic (modelowanie) oraz SolidWorks (projektowanie oraz analiza stanu naprężeń pod wpływem sil działających na kość piszczelową). Ponadto została wykonana weryfikacja poprawności zaprojektowanych stabilizatorów z uwagi na naprężenia przy użyciu metody elementów skończonych. Układem odniesienia do analizy wyników była standardowa płytka kostna używana w tego typu złamaniach.

Słowa kluczowe

EN

knee joint; finite element method; custom-designed and standard plates stabilizing a tibia; CAD; CAE

PL

staw kolanowy; metoda elementów skończonych; płytka stabilizująca kość piszczelową; CAD; CAE

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 1
• Strony: 11--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Jankowski K.

• Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Bochenek A., Reicher M. (red.): Anatomia człowieka, t. 1, Anatomia ogólna, kości, stawy i więzadła, mięśnie. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1968.
• [2] Będziński R.: Biomechanika. Komitet Mechaniki PAN, Warszawa, 2011.
• [3] Haraburda M., Kwiatkowski K.: Wybrane problemy endoprotezoplastyki „custom-design" stawu biodrowego. „Inżynieria Powierzchni" 2015, 3, s. 28-36.
• [4] Skalski, K., Kwiatkowski K., Domański J., Sowiński T.: Computer-aided reconstruction of hip joint in revision arthroplasty. „Journal of Orthopaedisc and Traumatology" 2006, 2, s. 72-79.
• [5] Sowiński T., Skalski K., Kwiatkowski K., Borkowski P.: Modelowanie i wirtualna symulacja zabiegu operacyjnego w uszkodzeniach stawu kolanowego. „Chirurgia kolana, Artroskopia, Traumatologia Sportowa" 2006, 4.
• [6] Trzeciak Z., Skalski K., Sowiński T., Kałużyńska K., Borkowski P.: Przedoperacyjne i pooperacyjne planowanie zabiegu ortopedycznego stawu kolanowego i jego rehabilitacja. „Modelowanie Inżynierskie" 2008, 36, s. 295-300.
• [7] Borkowski P., Sowiński T., Kwiatkowski K., Skalski K., Żabicka M., Polczyński M.: Geometrical modeling of knee joint including anatomie properties. Materiały konferencyjne: International Conference of Biomechanics "Biomechanica 06", Zakopane, 6-8.09.2006.
• [8] Chen H-W., Chen C-Q., Yi X-H.: Posterior tibial plateau fracture: a new treatment-oriented classifica-tion and surgical management. "Int J Clin Exp Med" 2015, 8(1), s. 472-479.
• [9] Chang S-M. at al.: Schatzker Type IV medial tibial plateau fractures: a computed tomography-based morphological subclassification. „Orthopedics" 2014, 37(8), s. 699-706.
• [10] Ridzwan M.I.Z. et al.: Problems of Stress Shielding and lmprovement to the Hip Implant Designs: a Review. „Journal of Medical Sciences" 2007, 7(3), s. 460-467.
• [11] Babiak L: Współczesne podziały uszkodzeń narządów ruchu. Katedra i Klinika Ortopedii i Traumatologii Narządu Ruchu l WL WUM, Materiały WUM.
• [12] Piekarczyk P.: Historia zespoleń płytkami AO. Klinika Traumatologii i Ortopedii Centralnego Szpitala Klinicznego MON Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie, Materiały WIM, 17.01.2007.
• [13] Piekarczyk P.: Zastosowanie płyt LISS w leczeniu złamań wieloodłamowych bliższej nasady kości piszczelowej. Klinika Traumatologii i Ortopedii Centralnego Szpitala Klinicznego MON Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie, Materiały WIM.
• [14] Ciupik L.F., Kierzkowska A., Jędrych Ł.: Biomateriały stosowane na implanty DERO: historia, współczesność, przyszłość. [W:] Spondyloimplantologia zaawansowanego leczenia kręgosłupa systemem DERO. Zielona Góra, 2005, s. 37-46.
• [15] Bone Mechanics Handbook, pod red. S.C. Cowin, Wyd. 2. CRC Press, 2001.
• [16] https://www.aofoundation.org [dostęp: 24.01.2016]
• [17] http://synthes.vo.llnwd.net/o16/LLNWMB8/INT%20Mobie/Synthes%20lnternational/Product%20Support%20Material/legacy_Synthes_PDF/036.001.095.pdf [dostęp: 19.01.2015]
• [18] http://synthes.vo.llnwd.net/o16/LLNWMB8/INT%20Mobie/Synthes%20lnternational/Product%20Support%20Material/legacy_Synthes_PDF/036.001.431.pdf [dostęp: 19.01.2015]
• [19] http://chm.eu/uri-download/239/st-7-Ochlp-locking-plate-40-5702-700-pl-48b-pdf [dostęp: 19.01.2015]

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016.