Animace funkce náhrady kolenního kloubu

Abstract

Cílem této bakalářské práce je vytvořit grafické animace, které simulují funkci totální endoprotézy kolene (TEP) během různých pohybových aktivit. Kolenní klouby jsou jedny z nejvíce zatěžovaných kloubů v lidském těle a jejich umělé náhrady se potýkají se značným opotřebením a častými komplikacemi. Pro správné navržení a dlouhodobou funkci implantátů je klíčové pochopit jejich chování za různých podmínek. V teoretické části práce je provedena rešerše poznatků o kolenním kloubu a jeho náhradě. Dále zahrnuje poznání fyzikálních jevů a jejich vliv na mechanické opotřebení. Praktická část se zaměřuje na analýzu pohybu a zatížení kolenní náhrady při běžných aktivitách, jako je chůze po rovině, chůze do schodů a ze schodů, posazení se, postavení se, jízda na kole a běh. Na základě těchto analýz a dat zatížení jsou vytvořeny grafické simulace pohybových aktivit. Výstupem práce jsou animace, které nám přiblíží kinematiku, dynamiku a celkové chování implantátu při vybraných pohybových aktivitách.

The aim of this bachelor’s thesis is to develop graphical animations that simulate the function of a total knee arthroplasty (TKA) during various physical activities. The knee joints are among the most heavily loaded in the human body, and their artificial replacements often face significant wear and frequent complications. To ensure proper design and long-term functionality of implants, it is essential to understand their behavior under various conditions. The theoretical part of the thesis includes a review of information about the knee joint and its replacement, as well as an examination of physical phenomena and their effects on mechanical wear. The practical part focuses on analyzing the movement and load of the knee replacement during common activities, such as walking on flat surfaces, climbing and descending stairs, sitting down, standing up, and running. Based on these analyses and load data, graphical simulations of these activities are created. The final output of the thesis consists of animations that provide insight into the kinematics, dynamics, and overall behavior of the implant during selected physical activities.