Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: mechanika tkanki kostnej

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Metody symulacji komputerowej w badaniach reakcji tkanki kostnej na obciążenia i w projektowaniu implantów

Krzesiński G.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

2012

z. 245

3-126

W pracy omówiono wyniki badań zjawisk zachodzących w strukturach tkanka kostna-implant, prowadzonych metodami mechaniki konstrukcji i mechaniki ciał odkształcalnych. Zasadnicze rozważania dotyczą zagadnień identyfikacji stymulatora adaptacji funkcjonalnej (remodelingu) tkanki kostnej i relacji między różnymi hipotezami opisującymi to zjawisko, a także parametrycznych analiz wytrzymałościowych stabilizatorów i implantów. Przedstawiono tezę, że efektywnym podejściem, umożliwiającym porównywanie różnych hipotez przebudowy tkanki jako reakcji na obciążenie, jest sformułowanie bezwymiarowej miary stymulacji mechanicznej, dla której 0 odpowiada stanowi bez żadnego obciążenia mechanicznego, a 1 oznacza stan odpowiadający zniszczeniu tkanki kostnej. Zaproponowane przez autora metody określania wartości stymulatora mają charakter ogólny, kryteria uwzględniają ortotropowe właściwości kości i różnice w reakcji tkanki w zależności od kierunków i znaków obciążeń. Pokazano, że miara stymulacji może być określana w sposób jednolity, na podstawie znajomości standardowych danych określających właściwości mechaniczne i wytrzymałościowe tkanek, bez konieczności eksperymentalnego wyznaczania niezależnych parametrów opisujących hipotetyczny stymulator. Zbudowano i wykorzystano trójwymiarowy model metody elementów skończonych struktury kość-implant do porównań hipotez z zastosowaniem zaproponowanej bezwymiarowej miary stymulatora przebudowy tkanki kostnej. Metody symulacji komputerowej są niezastąpione w analizie oddziaływań implant-kość. W pracy przedstawiono wyniki analiz wytrzymałościowych stabilizatorów zewnętrznych i implantów oraz możliwości wykorzystania metod komputerowych do optymalnego tych urządzeń. Omówiono koncepcję konstrukcji typu custom design. Zbudowano parametryczne modele obliczeniowe, ułatwiające analizę wpływu wybranych parametrów konstrukcyjnych i montażowych na zachowanie się aparatu Ilizarowa i jego poszczególnych części. Przedstawione badania prowadzą do wniosków, które mogą być użyteczne przy analizach, projektowaniu wytrzymałościowym i wykorzystaniu stabilizatorów tego typu.

Proper load transfer at the implant-bone interface is one of the most significant determinants of long-term performance of orthopaedic endoprostheses. The study presents the problems of stress analysis of bones and computational simulation of bone-implant structures using analytical and numerical methods of mechanics of structures. The first part of the work concerns the models of mechanical reaction of bone tissue to applied loads and the discussion of bone functional adaptation - especially potential mechanical stimuli of the phenomenon. A dimensionless, normalized measure of the stimulus is proposed and discussed. It may be applied to the most general 3D orthotropic model of the bone tissue. In this approach, the application of each of the hypotheses requires only the standard elastic and strength parameters of the bone tissue. The selected criteria: maximum strain, maximum stress, strain energy density, Tsai-Wu, are expressed using the specified dimensionless index. The hypotheses are compared analytically for the typical orthotropic model of the bone tissue and simple loading cases. The conclusions drawn from the comparisons were confirmed using the corresponding 3D FE analysis of the femur head implant. The study presents also the basic questions concerning stress analysis of bone-implant systems, application of finite element analysis, parametric models and optimisation techniques. The models of implants for the use in orthopaedics, spine, dental and maxillofacial surgery and the problems of parametric modelling and optimal design are discussed. Special attention is paid to Ilizarov-type stabilizers. The influence of the assembly procedure and geometrical and material parameters of the device on the mechanical behaviour of the bone implant structure and the healing process is discussed. The analysed models help in better understanding of various clinical situations, provide information helpful for improving implant design and may be useful in the process of custom design.