Biomechanika - Osteosyntéza zlomenin calcanea

František Sejda

Doctoral thesis

Biomechanics - Ostheosynthesis of Calcaneal Fractures

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá biomechanikou intramedulárního patního hřebu C-NAIL a jeho přípravků a to pomocí numerických výpočtů a experimentu. U numerických výpočtů jsou implantáty modelovány v přímé interakci s kostní tkání, která je získána z CT snímků. Materiálové vlastnosti kostní tkáně jsou popsány několika modely, z nichž nejvíce odpovídá realitě nehomogenní po částech izotropní materiálový model s předepsáním modulu pružnosti pro jednotlivé elementy. To má za následek přesnější rozložení působící síly na jednotlivé části implantátů. Modely kostní tkáně byly vytvořeny dle dodaných CT snímků v softwaru Materialise Mimics. Měření zátěže na noze odhalilo velikosti dynamických koeficientů, které byly uplatněny v numerických analýzách. Pomocí pevnostních výpočtů byly zkoumány kritická místa fixátoru a jeho přípravků. Tím se zvýšila, ověřila jejich pevnost a spolehlivost, což přispívá k rychlejší a jednodušší léčbě pacientů. Pro potřeby experimentů, především únavového zatěžování, nejen patní kosti, byl navržen univerzální zkušební přípravek. Okrajově byla řešena problematika uzamykatelných šroubů v dlahách.

Abstract:

This thesis deals with biomechanics of intramedullary heel nail C-NAIL and its preparations, numerical calculations and experiment. In numerical calculations, implants are modeled in direct interaction with bone tissue from CT scans. The material properties of bone tissue are described by several models, most of which correspond to the reality of inhomogeneous in parts istotropic material model with modulus of elasticity for each elements. This results in a more accurate distribution of the force applied to the individual parts of the implants. Bone tissue models were created using CT images in Materialise Mimics software. Measurement of the foot load received the magnitude of dynamic coefficients that were applied in numerical analyses. These results also serve to optimize implants. This improves their reliability and strength, contributing to faster and easier patient care. For the experiment, expecially fatigue loading, not only for calcaneus was designed universal test fixture. Lightly there was also solved problem of locking screws int the plates.

Keywords

Zlomeniny, patní hřeb, C-NAIL, calcaneus, vnitřní fixace, CT, MKP, simulace kostní tkáně, biomechanika, uzamykatelné šrouby, distraktor, pedoped.

Keywords

Fractures, heel nail, C-NAIL, calcaneus, internal fixation, CT, FEM, simulation of the bone tissue, boimechanics, self-looking screws, distractor, pedoped

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 9. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 18. 12. 2019
• Supervisor: Karel Frydrýšek
• Reader: Jiří Fries, Roland Jančo, Leopold Pleva

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Aplikovaná mechanika