Virtuální model pánevního dna - simulace prolapsu vnitřních orgánů

Ilya GOLOVANOV

Bachelor's thesis

Abstract:

Cílem předložené bakalářské práce je navrhnout výpočtový 3D model vnitřních orgánů ženské pánve a dále predikovat prolaps za různých podmínek. K výhřezu pánevních orgánů dochází při oslabení nebo porušení svalů, vazů a provázků, které drží tyto orgány v jejich správné poloze. Stavba modelu je vytvořená na základě reálné geometrie orgánů (pánve, konečníku, dělohy, vagíny, močového měchýře a některých svalů pánevního dna) vycházející z MRI. Pánev je považována za tuhé těleso, pro definici materiálů ostatních orgánů se používá Ogdenův model (výpočet parametrů je proveden na základě jednoosých tahových zkoušek a literatury). Při vypracování modelu byly použity softwary: pro stanovení geometrie 3D Slicer, síťování HyperMesh, definice materiálových konstant MATLAB, simulace a tvorbu modelu Virtual Performance Solution (VPS). V modelu se používá nelineární metoda konečných prvků (MKP), protože tkáně mohou dosahovat velkých deformací. Práce se zabývá výpočtovým modelováním deformačně napěťových stavů vznikajících při vnějších vlivech na vnitřní pánevní orgány. S vytvořeným modelem se provádí simulace a následná analýza (napětí von Misses) chování vnitřních struktur za klidového stavu, pak při zvýšeném vnitrobřišním tlaku a při patologických změnách. Na základě získaných výsledků bylo provedeno jejich vyhodnocení.

Abstract:

The aim of this bachelor thesis is to develop 3D numerical model of female pelvic floor and to predict a pelvic organ prolapse (POP) under different conditions using this model. Prolapse occurs due to the weakening or damage of muscles and ligaments supporting pelvic organs on their correct position. The real geometry of organs (pelvis, rectum, uterus, vagina, bladder and some pelvic floor muscles) based on magnetic resonance imaging (MRI) is used in the model. The pelvis is considered as a rigid body. The Ogden model is used for definition of other organs material (identification of these parameters was performed using uniaxial tensile tests and results from literature). The model was created using the following software: for the geometry design 3D Slicer, meshing HyperMesh, material constants definition MATLAB, simulation and model implementation VPS. Nonlinear finite element method is used in the model because of a great deformation ability of tissues. This thesis deals with numerical modeling of stress-strain conditions that occurs during the external impact on pelvic organs. Simulations and analysis of internal structures behavior in a rest, in a condition of increased intra-abdominal pressure and after pathological changes are applied using the presented model. Obtained results were analyzed and evaluated according to results in the literature.

Keywords

prolaps pánevních orgánů, vnitrobřišní tlak, MATLAB, HyperMesh, Virtual Performance Solution (VPS), metoda konečných prvků (MKP), stanovení materiálových konstant, Ogdenův model

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2016

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2016
• Supervisor: Ing. Linda Havelková

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Bachelor programme / field:
Computer Modelling in Technology / Computer Modelling