Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: biomechanika stawu biodrowego

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Identyfikacja i analiza parametrów geometrycznych i mechanicznych kości miedniczej człowieka

John A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

2004

z. 147

1-137

Celem niniejszej pracy było opracowanie metodyki badań komputerowych stanu naprężenia i odkształcenia w kości miednicy człowieka w aspekcie zmian wynikających z interwencji chirurgicznej. Punktem wyjścia do ww. rozważań było wyznaczenie stanu naprężenia i odkształcenia w stanie anatomicznie prawidłowym. Analiza odkształceń i naprężeń w obiektach o tak skomplikowanej geometrii jak kość miednicy człowieka jest możliwa jedynie przy zastosowaniu metod komputerowych, w szczególności metody elementów skończonych. Zasadniczym etapem podjętych badań było opracowanie modelu numerycznego kości rejonu stawu biodrowego człowieka. W pracy przedstawiono model powłokowy oraz modele bryłowe uwzględniające warstwową strukturę kości. Opracowano program pozwalający zautomatyzować proces tworzenia modelu numerycznego na podstawie danych ze skanowania 3D i tomografii komputerowej. Przedstawiono metodę identyfikacji stałych materiałowych tkanki kostnej na podstawie przemieszczeń na powierzchni zewnętrznej kości metodą ESPI z wykorzystaniem algorytmu ewolucyjnego i hiperpowierzchni. W przypadku zastosowania hiperpowierzchni możliwe jest uzyskanie zmiennych rozkładów stałych materiałowych jak dla ośrodków niejednorodnych. Przedstawiono także koncepcję uwzględnienia ortotropowych własności tkanki kostnej w modelu numerycznym i opracowano modele kości miednicznej po zabiegach chirurgicznych (sztuczna panewka i osteotomia Saltera). Sformułowano również wytyczne do tworzenia modeli numerycznych kości miedniczej wspomagających planowanie zabiegów operacyjnych w obrębie stawu biodrowego człowieka. Poznanie charakteru i wartości przemieszczeń oraz naprężeń w kości miednicy w stanie anatomicznie prawidłowym oraz w stanach chorobowych daje podstawy do wyjaśnienia wielu zagadnień związanych z patomechaniką uszkodzeń stawu biodrowego. W dalszym etapie uzyskane wyniki powinny przyczynić się do zrozumienia biomechanicznych aspektów osteotomii korekcyjnej kości miednicy i kości udowej oraz alloplastyki stawu biodrowego. Pozwoli to na poprawienie procesu diagnozowania i dobór optymalnej techniki operacyjnej, zapewniającej skuteczność i trwałość zabiegu.

The pelvic bone is one of the most important supporting element is human pelvic joint but it is liable to suffer an injury. Very often before and after operations the knowledge of the stress and strain distribution is needed. Before numerical calculations the numerical model should be prepared. The geometrical properties and boundary conditions should be mapping accurate. In the other hand, the material properties of bone tissue should be assumed from the beginning. In the paper a few numerical models of human pelvic bone are presented. Finally, the numerical model with layer structure is presented and next the test of identification of material coefficient of trebecular and cortical bone tissue (Young modulus and Poisson's ratio) on the ground of experimental data (displacement) using evolutionary algorithm and hipersurface is performed. In the paper the geometrical data is assumed on the base of external measurement (scanning) using coordinate measuring machine and CT. The accuracy of geometrical model depends on number of scanning levels. A numerical routine (numerical code) was built to translate the geometrical data (the set of cordinate points) to the Patran/Nastran code. The layer structure of bone tissues is tacking into account. Using an inhouse numerical code the inner surface in numerical model is implemented (between cortical bone tissue and trabecular bone tissue). Separate solid elements layers are modeled by cortical and trabecular bone. At present homogenous elastic properties within a certain group of tissue are assumed. Boundary conditions and loads are implemented manually. The test of implementation of orthotropic material properties in numerical model of pelvic bone is performed. In both, experimental testing and numerical calculations it is necessary to simulate natural and pathological conditions or surgical intervention. Advanced model requires high fidelity of geometry and boundary conditions. Here, experimental testing and numerical analysis are performed. Two different methods have been used and next the results are comparing to descreasing probality to mistake (incorreent bounary conditions, incorrect finite element mashing, friction, etc.). advantage of empirical research is possibility of avoid or restrict muscles, tendons, and ligament effect. It gives an opportunity of concentration on selected factor. Experimental verification is done using Electronic Speckle Pattern Interferometry-ESPI. Finally, the instruction for prepation the numerical model for computer aided planning of surgical interventions is presented.