Deformační a napěťová analýza lebečního implantátu s fixátory
Loading...
Date
Authors
Machala, Karel
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Lebeční implantát s fixátory slouží k rekonstrukci poškozeného místa lebky, u kterého došlo k defektu způsobeného v důsledku traumatického zranění nebo onemocnění. Výroba lebečního implantátu je v dnešní době předoperačně plánovaná a využívá se pomocí moderních technologií přístup tzv. pacientovi specificky na míru. S výrobou implantátu je spojena ovšem jeho geometrická přesnost a možné komplikace způsobené výrobou nepřesně padnoucích lebečních implantátů. Mechanické chování lebečního implantátu v defektu je důležitý faktor, který ovlivňuje jeho funkci. V této bakalářské práci je provedeno porovnání rozdílných modelů geometrie lebečního implantátu na rozhraní kostní tkáně a implantátu založeného na deformační a napěťové analýze. Deformační a napěťové stavy jsou určeny pomocí výpočtového modelování s využitím metody konečných prvků. Analyzovány byly tři varianty modelů geometrie lebky s lebečním implantátem se zahrnutím rozdílných rozhraní implantátu a kostní tkáně, a navíc pro porovnání výsledků byl řešen a analyzován jeden referenční model lebky bez defektu. Hodnoty deformace implantátu byly větší v případě vytvořené vůle na rozhraní implantátu a kostní tkáně. Hodnoty napětí na fixátorech byly vyšší pro varianty modelů s vytvořenou vůlí na rozhraní implantátu a kostní tkáně.
A skull implant with fixators is used for the reconstruction of a damaged area of the skull, where a defect has occurred due to traumatic injury or disease. Nowadays, the production of a skull implant is preoperatively planned and employs modern technologies to achieve a patient-specific, customized approach. However, the manufacturing process of accurately fitting skull implants is associated with the challenge of achieving geometric precision and potential complications. The mechanical behaviour of the skull implant within the defect is a crucial factor that influences its functionality. This bachelor's thesis presents a comparison of distinct models of skull implant geometry at the interface between the implant and bone tissue, based on stress-strain analysis. Stress-strain states are determined using computational modelling utilizing the finite element method. Three variations of skull geometry models with the skull implant, considering different interfaces between the implant and bone tissue, were analysed. Additionally, for result comparison, a reference model of a skull without a defect was solved and analysed. The values of implant displacement were higher in cases where a gap was created at the interface between the implant and bone tissue. The stress values on the fixators were higher for the model variations with a gap created at the interface between the implant and bone tissue.
A skull implant with fixators is used for the reconstruction of a damaged area of the skull, where a defect has occurred due to traumatic injury or disease. Nowadays, the production of a skull implant is preoperatively planned and employs modern technologies to achieve a patient-specific, customized approach. However, the manufacturing process of accurately fitting skull implants is associated with the challenge of achieving geometric precision and potential complications. The mechanical behaviour of the skull implant within the defect is a crucial factor that influences its functionality. This bachelor's thesis presents a comparison of distinct models of skull implant geometry at the interface between the implant and bone tissue, based on stress-strain analysis. Stress-strain states are determined using computational modelling utilizing the finite element method. Three variations of skull geometry models with the skull implant, considering different interfaces between the implant and bone tissue, were analysed. Additionally, for result comparison, a reference model of a skull without a defect was solved and analysed. The values of implant displacement were higher in cases where a gap was created at the interface between the implant and bone tissue. The stress values on the fixators were higher for the model variations with a gap created at the interface between the implant and bone tissue.
Description
Citation
MACHALA, K. Deformační a napěťová analýza lebečního implantátu s fixátory [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
Ing. Lubomír Junek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jana Horníková, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
Ing. Oldřich Ševeček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Šebek, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Vosynek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-20
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji bakalářskou práci, dále byly přečteny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky související s bakalářskou prací:
Jaké jsou podmínky vzniku osteointegrace? Jaký je rozdíl mezi použitými prvky SOLID 186 a SOLID 187? Který parametr popisuje velikost řešené úlohy? Šlo by využít skořepinové prvky? Jak by se dalo zadat do spojovacích šroubů předpětí?
Po zodpovězení všech dotazů byla obhajoba celkově hodnocena jako výborná / A.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení