Využití metody konečných prvků pro modelování pohybu a napjatosti hlasivek při nastavování do fonačního postavení

Abstract

Předložená diplomová práce se zabývá využitím metody konečných prvků pro modelování pohybu a napjatosti hlasivek při nastavování do fonačního postavení. Práce obsahuje popis relevantních anatomických struktur a s tím úzce související tvorby lidského hlasu. Následuje přehled některých dosud publikovaných modelů funkce lidských hlasivek. Součástí práce dále bylo vytvoření modelu geometrie hrtanu pomocí programů CATIA V5 a PTC Creo 2.0 na základě dat pořízených zobrazovací metodou MRI (magnetic resonance imaging). Model byl dále převeden do výpočtového systému Ansys Workbench 15.0 a pro řešení kontaktní úlohy do Ansys Classic 15.0. Tyto programy využívají pro řešení dané úlohy metodu konečných prvků (MKP). Řešení bylo provedeno pro šest variant simulujících jednotlivé pohyby chrupavek odpovídající aktivaci jednotlivých svalů. U jednotlivých variant byly vyhodnoceny posuvy a napětí v měkké tkáni hlasivek. U varianty s aktivací IA, TA a LCA svalu byl také vyhodnocen kontaktní tlak mezi hlasivkami. V neposlední řadě je v práci uvedena příprava modelu pro aktivaci pohybu hlasivek svalstvem hrtanu.This Master´s thesis deals with use of finite element method for modeling motion and stress of vocal folds during setting to phonation position. The thesis contains a description of the relevant anatomical structures and of the closely related formation of the human voice. A list of some previously published models of the function of human vocal folds follows. A part of my work was to create a model of geometry of the larynx using CATIA V5 and PTC Creo 2.0 on the basis of data acquired by MRI (magnetic resonance imaging). After that the model was converted into the calculation system Ansys Workbench 15.0 and, for solving contact problems, into Ansys Classic 15.0. To solve given problems, these programs use the finite element method (FEM). Solution was carried out for six different variants simulating individual motions of cartilages, corresponding to the activation of individual muscles. For each variant, the movements and stresses in the soft tissue of the vocal folds were evaluated. For variants with activation of IA, TA and LCA muscle it was also evaluated the contact pressure between the vocal folds. Finally, the thesis mentions the preparation of the model for the activation of the vocal folds movement by the muscles of the larynx.