Deformačně napěťová analýza proximálního konce femuru se skluzovým hřebem
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Předkládaná diplomová práce se zabývá stanovením deformačně napěťových stavů v proximálním femuru s aplikovanými systémy DHS a PCCP. Systém DHS je dlouhodobě a úspěšně používán k léčbě intertrochanterických zlomenin, v některých případech však dochází ke komplikacím spojeným s prořezáváním závitů skluzného hřebu a ztrátě stability implantátu. Tyto nedostatky má minimalizovat novější systém PCCP. V práci je popsána tvorba výpočtového modelu a porovnáno rozložení napětí a přetvoření v implantátech a v kostní tkáni získané řešením pomocí metody konečných prvků. Trojrozměrné modely geometrie implantátů byly vytvořeny na základě reálných objektů, model geometrie proximálního femuru, rozdělený stabilní a nestabilní zlomeninou podle AO klasifikace, byl vytvořen ze série CT snímků. Zatížení bylo určeno na základě podmínek statické rovnováhy uvolněné dolní končetiny. Výpočet proběhl v programovém prostředí ANSYS Workbench v13. Ve skluzných hřebech systému PCCP jsou patrné nižší hodnoty redukovaného napětí, než je tomu u systému DHS. Hodnoty redukovaného přetvoření v proximálním fragmentu femuru však v kombinaci se systémem PCCP dosahují až trojnásobných hodnot, což je patrně důsledek samořezného tvaru závitů skluzných hřebů tohoto implantátu. Použitím systému PCCP je redukováno riziko vzniku mezního stavu pružnosti v implantátu, v proximálním fragmentu v okolí závitů však dochází k výraznému přetěžování kostní tkáně než při použití systému DHS.
The presented Master’s Thesis aims at determining stress and strain distribution in proximal femur with applied PCCP and DHS systems. The DHS system has been widely and successfully used for treating intertrochanteric fractures of proximal femur; in some cases, however, complications concerning implant cut-out and excessive fracture collapse occur. To minimize the risk of stabilization failure, the PCCP system was designed. In the Thesis, the process of creating the numerical model is described and the results obtained by employing Finite Element Method are presented. The 3D models of implants’ geometry were created based on the real objects. The model of proximal femur geometry was built by utilizing a series of CT scans and divided into two bodies with respect to the AO classification afterwards. The loading was obtained by solving the static equilibrium equations for the loose lower extremity. The computation was run in Ansys Workbench v13 software. In the hip screws of the PCCP system, lower values of equivalent stress can be found when compared to the DHS system. However, the equivalent strain generated in the proximal fragment is 3-times higher when the PCCP system is employed than in case of DHS system which may be due to the self-cutting design of PCCP screws. By employing PCCP system, the risk of implant failure is decreased. On the other hand, the bone tissue of the proximal fragment in close vicinity of the implant screws seems to be overloaded and prone to collapse.
The presented Master’s Thesis aims at determining stress and strain distribution in proximal femur with applied PCCP and DHS systems. The DHS system has been widely and successfully used for treating intertrochanteric fractures of proximal femur; in some cases, however, complications concerning implant cut-out and excessive fracture collapse occur. To minimize the risk of stabilization failure, the PCCP system was designed. In the Thesis, the process of creating the numerical model is described and the results obtained by employing Finite Element Method are presented. The 3D models of implants’ geometry were created based on the real objects. The model of proximal femur geometry was built by utilizing a series of CT scans and divided into two bodies with respect to the AO classification afterwards. The loading was obtained by solving the static equilibrium equations for the loose lower extremity. The computation was run in Ansys Workbench v13 software. In the hip screws of the PCCP system, lower values of equivalent stress can be found when compared to the DHS system. However, the equivalent strain generated in the proximal fragment is 3-times higher when the PCCP system is employed than in case of DHS system which may be due to the self-cutting design of PCCP screws. By employing PCCP system, the risk of implant failure is decreased. On the other hand, the bone tissue of the proximal fragment in close vicinity of the implant screws seems to be overloaded and prone to collapse.
Description
Citation
KOHOUTEK, J. Deformačně napěťová analýza proximálního konce femuru se skluzovým hřebem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika a biomechanika
Comittee
prof. Ing. Josef Rosenberg, DrSc. (předseda)
Ing. Milan Roučka, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. (člen)
doc. Ing. Miloš Vlk, CSc. (člen)
prof. Ing. Eduard Malenovský, DrSc. (člen)
prof. RNDr. Ing. Jan Vrbka, DrSc., dr. h. c. (člen)
Ing. David Zalaba (člen)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
Date of acceptance
2012-06-13
Defence
Student nejdříve odprezentoval svou diplomovou práci s názvem Deformačně napěťová analýza proximálního konce femuru se skluzovým hřebem a poté zodpověděl na dotazy komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení