Deformačně napěťová analýza stehenní kosti s využitím dat z počítačové tomografie

Abstract

Oblast klinické biomechaniky je v současné době velmi rychle se rozvíjející inženýrskou disciplínou. Diplomová práce se zabývá deformačně napěťovou analýzou krčku stehenní kosti. Velká pozornost je přitom věnována tvorbě výpočtového modelu, zejména potom modelu materiálu, jelikož kostní tkáň je materiálem silně nehomogenním. Při tvorbě výpočtového modelu bylo postupně testováno několik softwarů, které jsou často zmiňovány v souvislosti s řešením biomechanických úloh. V další části práci je provedena analýza pomocí metody konečných prvků pro několik variant modelu materiálu, které byly vytvořeny na základě rozsáhlé analýzy vztahů pro převod informací ze snímků výpočetní tomografie na materiálové charakteristiky. Následně je popsána realizace experimentálního měření. V závěru práce jsou zhodnoceny výsledky MKP analýzy, které jsou porovnány s experimentem.

The area of clinical biomechanics is a rapidly growing engineering discipline in the world of today. This master's thesis is concerned with the stress-strain analysis of human femoral neck. In the first place it emphasizes the creation of computational model, especially the model of bone material, because of its high level of inhomogeneity. The creation of the computational model has been tested using several software packages, which are often mentioned in connection with the biomechanical tasks. The latter part of the thesis contains finite element method analysis for several material models, which are based on extensive analysis of relations used to transfer the information from computed tomography data to material model properties. Subsequently, the realization of experimental measurement is described. The final part of the thesis contains evaluated results obtained from the FEM analysis, which are also compared with the experiment.