Biomechanika - aplikace pružného podkladu v traumatologii a ortopedii

Abstract

Bakalářská práce se zabývá zkouškami v tříbodovém ohybu umělých kostí s nitrodřeňovými femorálními hřeby a následným vytvořením konečno-prvkových modelů. Nitrodřeňové hřeby jsou používány k léčbě subtrochanterických zlomenin, zlomenin krčku nebo diafýzy femuru. Na ohyb se zkoušely dvě umělé kosti, kde jedna byla neporušená („zdravá“) a druhá byla rozřezána v subtrochanterické oblasti („zlomená“). Ze zkoušek se získaly diagramy průběhu zatěžující síly na průhybu kostí. Následně byl vytvořen model „zdravé“ kosti se hřebem délky 320 mm řešený pomocí mechanických kontaktů, ze kterého se získaly průběhy napětí. Poté se vytvořil konečno-prvkový model hřebu, kde se místo kosti a podpor aplikovalo na povrch hřebu pružné podloží. S porovnáním výsledků z experimentu a modelu řešeného mechanickými kontakty se nalezl modul stlačitelnosti podloží o hodnotě cca 0,52 N/mm^3. Z toho vyplývá, že tento model hřebu s pružným podložím lze v tomto případě použít, když chceme znát přibližné hodnoty napětí a deformací.

This bachelor thesis deals with three point bend tests of artificial bones with femoral intramedullary nails, following creation of finite element models. Intramedullary nails are used for fixing the long bone fractures. Two artificial bones were tested. One bone was unbroken ("well") and one was carved up in subtrochanteric area ("broken"). From experiments we have obtained diagrams of dependency of loading on deflection. Then finite element model of bone with intramedullary nail length 320 mm solved by mechanical contacts was created. From this model we found values of stress. Then was created another finite element model, but instead of bone and rigid supports, elastic support was applied on the outer surface of nail. After comparison result of bend test and finite element model solved by mechanical contacts, there was found value of foundation stiffness approximately 0.52 N/mm^3. So evidently this model of intramedullary nail with elastic support can be used for relatively accurate stress-deformation analysis.