Vývoj kompozitních ortopedických pomůcek

Ing. Filip Tomanec

Doctoral thesis

The development of composite orthopedic devices

Abstract:

This dissertation thesis deals with the topic of external fixators for the healing process of long bone fractures of lower extremity. Nowadays, the most important disadvantages in term of state of the art are high weight, X-ray impermeability during the surgery and too difficult adjustability of external fixator. During the thesis preparation, the research of this topic has been proceeded from the biomechanical, material and engineering point of view. Further, the individual goals have been established directionaly to solve different disadvantages, designed osteosynthesis external fixator using composite material, the unified test has been created. This test serves as a complex and established method of the new fixator design evaluation with the analytical and experimental method application, using deformation analysis, external fixator and composite samples loading during the cyclic tests and gradual loading by the pressure. Results of the unified test indicate, that the new fixator design from the perspective of stress tests of unified method is convenient for the attestation process of this orthopaedic product. These results also confirm that the problems defined from the surgeon perspective are minimalized. The last important finding is an application of this new unified testing method, that can be used even for another fixator development in the future.

Abstract:

Předložená disertační práce se zabývá tematikou externích fixátorů pro léčbu zlomenin velkých kostí dolních končetin, kde mezi největší nedostatky z pohledu současného stavu techniky patří vysoká hmotnost, neprostupnost rentgenového záření při operaci a složitost seřízení. V průběhu zpracování této disertační práce byla zpracována rešerže zadaného tématu z pohledu bimechanického, materiálového a konstrukčního řešení. Dále byly stanoveny jednotlivé cíle směřující k vyřešení jednotlivých nedostatků, navržen externí fixator využívající kompozitní materiál, vytvořen unifikovaný test, sloužící pro možnost komplexní a předem stanovené metody posuzovaní fixátoru s následnou aplikací kombinace analytického a experimentálního přístupu využívající metodu konečných prvků a zátěžové zkoušky fixátoru a jeho dílů pomocí cyklického a postupného zatěžování. Zjištěné výsledky unifikovaného testu ukazují, že výsledná konstrukce z pohledu zátěžných stavů je vyhovující a vhodná pro použití fixátoru v processu atestace výrobku. Dále výsledky ukazují, že jednotlivé problémy plynoucí z práce chirurga jsou minimilazovány a posledním důležitým výsledkem je odzkoušení navrženého unifikovaného testu, který lze použít a dále ověřit i pro jiné fixátory.

Keywords

Kompozitní material, externí fixátor, ortopedické pomůcky, analýza deformace, statické testování

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 6. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 24. 9. 2019

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Process Engineering / Tools and Processes