Muskuloskeletární systém a jeho náhrady
Biomechanická analýza krční páteře (C4-C6) metodou konečných prvků
Popis projektu:
Vazby mezi jednotlivými páteřními segmenty
MKP model krční páteře (C4-C6) po implantaci umělé náhrady
Maximální hodnota radukovaného napětí [MPa] ve flexi
Maximální hodnota redukovaného napětí [MPa] v extenzi
Cílem této práce je biomechanická MKP analýza pohyblivosti spodní části krční páteře při použití čtyř typů mobilních náhrad meziobratlových disků (Prodisc-C; Synthes, Prestige; Medtronic, Mobi-C; Mediform, Activ-C; BBraun) a dvou, v praxi nejčastěji používaných chirurgických zákroků (1. bez ALL/s PLL 2. bez ALL/bez PLL). V rámci studie jsem vytvořila zjednodušený 3D MKP model spodní části krční páteře (C4-C6), který splňuje geometrické a materiálové vlastnosti páteře fyziologické. Nejprve byla z CT snímků provedena rekonstrukce geometrie. Prostorový geometrický model byl složen ze tří obratlů a dvou meziobratlových plotének. Následně byl exportován do výpočetního MKP programu, kde byly definovány počáteční podmínky pro analýzu (materiálové vlastnosti, uložení, aplikace síly, typ sítě a úlohy). Vazy, které mají zásadní vliv na pohyblivost byly v modelu zachovány avšak svaly odstraněny. Výsledky validovaného modelu odpovídaly hodnotám v literatuře při zatížení (axiálním comprese 1 mm a kombinaci moment/síla 1,8 Nm/73,6 N ve směru flexe/extenze). Pro výslednou pohybovou analýzu bylo použito zatížení (1,5 Nm ve směru flexe/extenze, 1 Nm ve směru latero-flexe a axiální rotace). Předmětem komparativní studie byly fyziologické stavy pátaře (zdravé, s fúzí a po operačním zákroku).
Model dále slouží k ověření operačních technik na páteři a zároveň jako simulační prostředek plánovaných chirurgických úkonů. Dosažené výsledky budou použity k efektivnímu léčení pacientů s degenerativními změnami na páteři a mají zásadní význam v neurologii a spinální chirurgii.
Řešitelé:
FN Motol, prof. Jan Štulík, MUDr. Tomáš Vyskočil
Spolupráce:
Literatura:
- Jirková L., Horák Z.: Analysis of Influence Location of Intervertebral Implant on the Lower Cervical Spine Loading and Stability, 13th International Conference on Biomedical Engineering, Singapur, 2008
- Jirková L., Horák Z.: Investigation of Influence Location of Mobile Type Artificial Disc Replacement on the Lower Cervical Spine Loading and Stability, IV International Conference on Computational Bioengineering, Bologna, 2009