Analýza zatížení bederní páteře pro účely výpočtového modelování

Abstract

Bakalářská práce se zabývá rešeršní studií biomechanických modelů bederní páteře. Po krátkém anatomickém úvodu je v této práci popsán proces sestavování výpočetních modelů pro konečně prvkovou analýzu a jaké materiálové vlastnosti jednotlivých tkání jsou v analýzách většinou uváděny. Následně jsou popsány okrajové podmínky, tedy přesněji vazby a rozdílné typy zatěžování a jejich vliv na chování modelu s cílem co nejpřesnější interpretace vzhledem ke skutečnému chování bederní páteře. Jako nejpřesnější způsob zatížení páteře se jeví na základě rešeršní studie zavedení silového toku procházejícího okamžitými středy otáčení jednotlivých obratlů. V poslední části je proveden experimentální pokus na výpočetním modelu se změnou působiště samostatné zatěžující síly s cílem lepší interpretace pozic okamžitých středů otáčení. Tento způsob může dostatečně přiblížit silové stavy v kontaktních plochách. Je ho třeba však experimentálně ověřit.The bachelor thesis deals with a research study of biomechanical models of the lumbar spine. After a brief anatomical introduction, this thesis describes the process of building computational models for finite element analysis and what material properties of individual tissues are usually reported in the analyses. Subsequently, boundary conditions, i.e. more precisely, constraints and different types of loading and their influence on the model behaviour are described in order to provide the most accurate interpretation with respect to the actual behaviour of the lumbar spine. The most accurate method of loading the spine appears to be the introduction of a force flow through the instantaneous centres of rotation of each vertebra, based on a research study. In the last section, an experimental attempt is carried out on a computational model with a single loading force changing its location in order to better interpret the positions of the instantaneous centres of rotation. This method can sufficiently approximate the force states in the contact surfaces. However, it needs to be experimentally verified.