Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Dynamics of mechanical model of implant-tissue system in ventral hernia repair

100%

Lubowiecka I.

Vibrations in Physical Systems

|

2012

|

tom Vol. 25

261--266

EN

The paper deals with a finite element modelling of implants in the problem of ventral hernia repair. The synthetic mesh implanted in the abdomen during surgery is here modelled as a membrane structure. The system undergoes the internal abdominal pressure that occurs during the postoperative cough, the load identified in the literature as the main cause of the connection failure and hernia recurrence. The model can be used to estimate the forces appearing in the connections of tissue and implant for different materials of implants and different number of tacks. This can help to predict the fixing system, such as the number of tacks etc. to be provided during the surgery in order to resist the cough pressure and avoid the hernia recurrence. The dynamic analysis of the structure is compared to the laboratory experiments in a pressure chamber to demonstrate the accuracy of the proposed model.

2

Orthotropic Membrane as a Mechanical Model of Surgical Implant in Abdominal Hernia Repair

100%

Lubowiecka I.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2012

|

tom Vol. 16, No 1-2

23-31

EN

Even though the incisional hernia repair surgery is a well known procedure, mechanical properties of the tissue-implant system are unknown, so the implantation of the repairing mesh is quite intuitive, and recurrences of the condition continue to occur. The main objective of the study is to define a model of repaired hernia that can be used for surgery planning and assessment of the repair durability. The load applied to the structure corresponds to this widely accepted model as the one that can cause hernia recurrence. In the proposed solution, the reaction forces calculated when the extreme abdominal pressure acts on the model are considered as the crucial factors in the repair planning and the connection strength evaluation. These reactions representing the tissue-implant junction forces cannot exceed the limit value experimentally obtained for the synthetic mesh and porcine tissue connection described in literature. The achieved finite element simulations results are compared with the experiments and the proposed solution shows good accuracy.

3

Mechanical behaviour of the implant used in human hernia repair under physiological loads

63%

Szepietowska K. , Lubowiecka I.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2013

|

tom Vol. 15, no. 3

89--96

EN

In laparoscopic operations of abdominal hernias some recurrences still take place, even when applying a surgical mesh. This is usually caused by a failure of the connection between the tissue and the implant. The study deals with the influence of an implant’s orientation on forces in joints, which connect the mesh to human tissues. In the paper, the implant is modelled as a membrane structure within framework of the Finite Element Method. Two models are analysed: in the first one interaction between the mesh and a fascia is taken into account, in the second this interaction is not considered. Computations are conducted for two different material types of the implants: one with isotropic properties and second one with orthotropic properties. The models are validated by comparing dynamic numerical analysis with experimental outcomes, where load was simulating intraabdominal pressure during postoperative cough. Due to displacements of joints during activities like bending sideways or torsion of an abdomen, influence of kinematic extortions on forces in the joints is analysed. The outcome shows that position of the orthotropic implants is crucial and may strongly change the level of forces in the joints.

4

Wybrane uwagi o analizie dynamicznej ciała sztywnego i powłok sprężystych

63%

Chróścielewski J. , Lubowiecka I.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2002

|

tom z. 60 [197]

77-84

EN

The fundamental assumption of this paper is the analogy between the dynamics of a rigid body and of an elastic shell structure. These structures belong to a class of non linear dynamical systems whose configuration space includes a product of Euclidean space with the rotation group. The particular care is exercised towards approximation in space and in time domain with the discussion on stability and correctness of the solutions. On the grounds the six-field shell theory, a formal structure of the initial-boundary problem, descending from the extension of the existing results in the statics of the hyper-elastic shells, is presented. By building into the proposed algorithm to our own existing software, some numerical simulations of motion of a rigid body and of shell structures are presented and discussed.

5

A preliminary study on the optimal choice of an implant and its orientation in ventral hernia repair

51%

Lubowiecka I. , Szepietowska K. , Szymczak C. , Tomaszewska A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

tom Vol. 54 nr 2

411--421

EN

This paper addresses the problem of ventral hernia repair. The main goals are to find an optimal surgical mesh for hernia repair and to define its optimal orientation in the abdominal wall to minimise the maximum force at the tissue-implant juncture. The optimal mesh is chosen from a set of orthotropic meshes with different stiffness ratios for typical hernia placement in the abdominal area. The implant is subjected to an anisotropic displacement field, different for the selected hernia placements. The assumed displacement fields correspond to regular human activity. Proper implantation of the mesh may determine the success of hernia repair and/or the postoperative comfort of patients. The proposed solution is based on FEM simulations of different surgical meshes behaviour. In typical hernia placements, the optimal orientation of the stiffer direction of the implant is perpendicular to the spine. However, the presented results show some cases that an oblique direction may be the optimum one.

6

Torsional buckling paradox : extended studies

51%

Chróścielewski J. , Lubowiecka I. , Szymczak C. , Witkowski W.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2004

|

tom Vol. 53, nr 6

89-97

EN

Torsional buckling of I-beam columns with variable cross section has been investigated. It has been shown that critical torsional buckling load may exceed the limits prescribed by torsional buckling loads of I-beam columns with constant minimum/maximum fIange width. This paradoxical result has been obtained on the grounds of the classical theory of thin-walled members with non-deformable cross section. In this study, this paradox is investigated further for fIange widths taken from 10 cm to 20 cm. The obtained FEM resuIts confirm the existence of the paradox.

PL

Analizowano wyboczenie skrętne pręta cienkościennego o dwuteowym przekroju poprzecznym ze zmienną szerokością półek. Wykazano, że siła krytyczna wyboczenia skrętnego może przekraczać granice wyznaczone przez siły odpowiadające prętom o stałych ekstremalnych szerokościach półek. Ten paradoksalny wynik uzyskano w ramach teorii prętów cienkościennych o przekroju nieodkształcalnym. Przeanalizowano siłę krytyczną wyboczenia skrętnego dwuteowników cienkościennych dla szerokości pasów od 10 do 20 cm, dla różnych kształtów pasów. Wyniki analizy MES potwierdzają istnienie paradoksu.

7

Strength parameters of masonry walls in modelling historic constructions

51%

Gołębiewski M. , Lubowiecka I. , Kujawa M.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2015

|

tom No. 18

55--63

EN

The paper presents the determination of the basic material properties of a historic brickwork. Experimental studies were used to identify the basic material properties of bricks. The mechanical properties of the masonry, as an orthotropic homogenized material, were calculated. Then, numerical simulations using the Finite Element Method (FEM) were performed to verify the experimental outcomes. Macromodels with element sizes of 40, 20, 10 and 5 mm, and a micromodel with an element size of 5 mm were applied. The results were compared with experimental data and results available in literature.

PL

W artykule przedstawiono metodę określania podstawowych parametrów wytrzymałościowych zabytkowego muru ceglanego. Zastosowano badania eksperymentalne, aby określić podstawowe parametry wytrzymałościowe cegieł. Uzyskane wyniki porównano z wartościami wymienianymi w literaturze. Tak uzyskane wartości wprowadzono do algorytmów homogenizacyjnych umożliwiających obliczenie parametrów wytrzymałościowych muru jako materiału jednorodnego (zhomogenizowanego). Poprawność wykorzystanych metod zweryfikowano opracowując modele numeryczne MES wykorzystujące uzyskane parametry zhomogenizowanego materiału. Zbadano zbieżność modeli o rozmiarach elementów skończonych 40, 20, 10, i 5 mm. Wyniki uzyskane z modeli zhomogenizowanych oraz mikromodelu porównano z wynikami uzyskanymi przez innych badaczy oraz z wynikami eksperymentalnymi.

8

On the paradox of torsional buckling of thin-walled I columns

51%

Szymczak C. , Chróścielewski J. , Lubowiecka I.

Archives of Civil Engineering

|

2003

|

tom Vol. 49, nr 1

3-13

EN

Torsional stability analysis of thin-walled I column with variable width flanges leads to a paradoxical result that the critical load may lie outside of the limits described by the loads of the columns with constant extreme cross-section. The result has been obtained on the basis of the theory of thin-walled beams with non-deformable cross-sections. Moreover, the initial post-buckling analysis shows that the bifurcation points are symmetrical and stable. The investigations, carried out recently, by means of the generic finite element method, allow a conclusion to be draw that omission of the in-plane shear stresses is the main cause of the paradox. In this paper, the validity of the above mentioned findings are reexamined by means of the FEM method based upon a fully nonlinear theory of shells and the ABAQUS System, as well. The numerical examination carried out leads to the conclusions that the paradoxical property of the torsional buckling load is confirmed and the results of stability analysis obtained with aid of the generic finite element method accounting for the in-plane shear effect are not sufficiently accurate.

PL

Analiza wyboczenia skrętnego pręta cienkościennego o dwuteowym przekroju poprzecznym ze zmienną, w pewnych granicach, szerokością półek wykazała, że siła krytyczna wyboczenia skrętnego może przekraczać granice wyznaczone przez siły odpowiadające prętom o stałych ekstremalnych szerokościach półek. Ten paradoksalny wynik uzyskano w ramach teorii prętów cienkościennych o przekroju nieodkształcalnym. Ponadto wykazano, że punkt bifurkacji jest symetryczny i stateczny. Ostatnio przeprowadzone badania tego problemu za pomocą pewnego szczególnego wariantu metody elementów skończonych pozwoliły na wysunięcie wniosku, że główną przyczyną tego paradoksu jest pominięcie wpływu naprężeń stycznych. Opisany problem zbadano ponownie przy wykorzystaniu metody elementów skończonych opartej na założeniach ogólnej nieliniowej teorii powłok. Ponadto do analizy stateczności wykorzystano program komercyjny ABAQUS. Uzyskane wyniki numeryczne potwierdziły opisaną wyżej "paradoksalną" własność siły krytycznej wyboczenia skrętnego oraz wykazały, że opracowana w pracy metoda elementów skończonych z uwzględnieniem wpływu ścinania nie daje poprawnego oszacowania sił krytycznych.

9

Regression Points in Non-Intrusive Polynomial Chaos Expansion Method and D-Optimal Design

51%

Szepietowska K. , Magnain B. , Lubowiecka I. , Florentin E.

Machine Dynamics Research

|

2017

|

tom Vol. 41, No. 2

5--16

EN

The paper addresses selected issues of uncertainty quantification in the modelling of a system containing surgical mesh used in ventral hernia repair. Uncertainties in the models occur due to variability of abdominal wall properties among others. In order to include them, a nonintrusive regression-based polynomial chaos expansion method is employed. Its accuracy depends on the choice of regression points. In the study, a relation between error of mean, standard deviation, 95th percentile and location of regression points is investigated in the models of implants with a single random variable. This approach is compared with a classic choice of points based on the D-optimality criterion.

10

Modeling of the fascia-mesh system and sensitivity analysis of a junction force after a laparoscopic ventral hernia repair

51%

Szymczak C. , Lubowiecka I. , Tomaszewska A. , Śmietański M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

tom Vol. 48 nr 4

933-950

EN

In the paper, a simple model of the fascia-mesh system is considered to assess the junction force after a laparoscopic hernia repair. The aim of this study is to develop a cable model of the system in order to find the junction force and to distinguish the most important parameters affecting the system junction force. The cable is subjected to a pressure in the abdominal cavity and displacements of the cable edges caused by bends of the patient body. The attention is paid to the junction force sensitivity analysis with respect to initial tension of the mesh, its length and elasticity as well as fascia flexibility. All these parameters are crucial for ventral hernia repair safety. Finally, some concluding remarks important for practicing surgeons and for further more advanced study using two dimensional fascia-mesh models are presented.

PL

W pracy rozpatrywano prosty model układu powięź-siatka do oszacowania siły połączenia siatki z powięzią po laparoskopowej operacji przepukliny brzusznej. Celem pracy jest zastosowanie modelu cięgna do wyznaczenia siły połączenia tego układu oraz do wyznaczenia najważniejszych parametrów mających wpływ na siłę połączenia implantu z powięzią. W tym celu zastosowano analizę wrażliwości siły połączenia względem wariacji początkowej siły rozciągającej siatki, jej długości i modułu sprężystości oraz podatności powięzi. Cięgno jest obciążone ciśnieniem wewnątrz brzusznym oraz przemieszczeniami jego końców wywołanymi skłonami ciała pacjenta. Wszystkie podane wyżej parametry są istotne dla bezpieczeństwa operacji przepukliny. W wyniku pracy sformułowano pewne wnioski ważne dla chirurgów oraz dla dalszych bardziej zaawansowanych badań z zastosowaniem modeli dwuwymiarowych układu powięź-siatka.