Deformační a napěťová analýza artrodézy prvního metatarsophalangeálního kloubu

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá deformační a napěťovou analýzou prvního metatarzofalangeálního kloubu s posouzením různých stavů zatížení a jejich vliv na namáhání a mechanickou interakci fixačních komponent s kostní tkání. V první části je popsána problémová situace a základní znalosti vhodné pro pochopení řešené problematiky, následované rešeršní studií související s danou problematikou. V druhé části je podrobně popsán postup tvorby výpočtového modelu a jeho dílčí modely geometrie, materiálu, zatížení a vazeb. Poté je provedena analýza deformačních a napěťových stavů a jsou prezentovány výsledky z výpočtového modelování s využitím metody konečných prvků. Při prezentaci výsledků byl posouzen vliv různých stavů zatížení a jejich vliv na namáhání po provedení operačního zákroku, a rovněž bylo provedeno posouzení mechanické interakce fixačních komponent s kostní tkání s využitím Frostovy hypotézy. V závěrečné části jsou diskutovány dosažené výsledky a zmíněny jejich možné důsledky.This thesis deals with the stress–strain analysis of the first metatarsophalangeal joint, including an assessment of different loading conditions and their influence on the mechanical interaction between fixation components and bone tissue. The first part describes the problem context and relevant background knowledge necessary to understand the topic, followed by a review of related research studies. In the second part, the procedure for developing the computational model and its sub-models of geometry, material, loading and constraints is described in detail. Subsequently, an analysis of the stress–strain states is performed, and results from computational modelling using the finite element method are presented. In the results section, the influence of different loading conditions on the postoperative mechanical behavior is evaluated, along with the mechanical interaction between the fixation components and bone tissue based on Frost’s hypothesis. The final section discusses the results obtained and outlines their potential implications.