Srovnávací studie úrovně výpočtových modelů lidské lebky

On the level of computational model of a human skull: A comparative study

journal article in Scopus

en

In this study, different patient-specific computational models of the skull, which are often used in literature, were investigated, analysed and compared. The purpose of this study was to demonstrate the differences in computational model creation and results in case different computational models based on same computed tomography (CT) dataset are used. The selection of computational model directly influences the values of investigated parameters. The effort is to demonstrate, how the selection of the computational model influences the results of biomechanically relevant parameters. The comparison was based on total displacement of the skull and von Mises strain investigated around predefined paths around the skull. The strain values were evaluated according to criterion from literature. The results were obtained using finite element method. The values of the displacement of the skull were higher in case of considering cancellous bone tissue due to its poor material properties or heterogeneous material properties. The same situation occurred during the evaluation of strain. The values were higher in models which include cancellous bone tissue in the structure.

V této studii byly zkoumány, analyzovány a srovnány různé výpočtové modely lebky, které jsou často používány v literatuře. Účelem této studie bylo prokázat rozdíly v tvorbě a výsledcích výpočetního modelu v případě, že jsou použity různé výpočetní modely založené na stejné datové sadě počítačové tomografie (CT). Výběr výpočtového modelu přímo ovlivňuje hodnoty zkoumaných parametrů. Snahou je ukázat, jak výběr výpočetního modelu ovlivňuje výsledky biomechanicky relevantních parametrů. Srovnání bylo provedeno pomocí posuvů a napětí, které byly vyšetřeny kolem předem definovaných cest na lebce. Hodnoty přetvoření byly analyzovány dle kritéria z literatury. Výsledky byly získány metodou konečných prvků. Hodnoty posunutí lebky byly vyšší v případě zahrnutí do řešení spongiózní kostní tkáně kvůli horším materiálovým vlastnostem nebo heterogenním materiálovým vlastnostem. Stejná situace nastala při hodnocení kmene. Hodnoty byly vyšší u modelů, které obsahují v struktuře spongiózní kostní tkáň.

In this study, different patient-specific computational models of the skull, which are often used in literature, were investigated, analysed and compared. The purpose of this study was to demonstrate the differences in computational model creation and results in case different computational models based on same computed tomography (CT) dataset are used. The selection of computational model directly influences the values of investigated parameters. The effort is to demonstrate, how the selection of the computational model influences the results of biomechanically relevant parameters. The comparison was based on total displacement of the skull and von Mises strain investigated around predefined paths around the skull. The strain values were evaluated according to criterion from literature. The results were obtained using finite element method. The values of the displacement of the skull were higher in case of considering cancellous bone tissue due to its poor material properties or heterogeneous material properties. The same situation occurred during the evaluation of strain. The values were higher in models which include cancellous bone tissue in the structure.

lebka; metoda konečnýc prvků; solid; skořepina; srovnání; modelování

skull; finite element method; solid; shell; comparison; modelling

02.07.2018

University of West Bohemia (Pilsen, Czech Republic)

Plzeň

1802-680X

12

1

5–16

12