Deformačně napěťová analýza fyziologicky a patologicky vyvinutých kyčelních kloubů dětí a dospělých

Stress and strain analysis of physiological and pathological hip joints of children and adult humans

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

cs

V klinické praxi se setkáváme s celou řadou onemocnění kyčelního kloubu, a to v dětském věku, ve věku produktivním a nejčastěji ve věku seniorském. Většina onemocnění je provázena deformitou kyčelního spojení, což vede ke snížení funkčnosti kloubu, které se projevuje špatným přenosem zatížení mezi hlavicí femuru a jamkou kloubu, omezením pohyblivosti a bolestí. Po vyčerpání konzervativní léčby zpravidla následuje chirurgický zákrok. Mezi časté chirurgické zákroky patří kyčelní osteotomie, které jsou pro pacienta výhodnější a do budoucna efektivnější, protože oddalují implantaci totální náhrady. Aby bylo možné simulovat jednotlivé typy kyčelních osteotomií, je třeba nejprve vyhodnotit chování fyziologického (zdravého) a patologického (dysplastického) kyčelního kloubu. V současné době byly vytvořeny výpočtové modely zdravého kyčelního spojení a dysplastického kyčelního spojení dítěte a dospělého člověka. Na těchto výpočtových modelech budou prováděny deformačně napěťové analýzy pomocí metody konečných prvků ve výpočtovém systému ANSYS. Jednotlivé varianty budou srovnávány a budou stanoveny závěry pro klinickou praxi. Uvedená problematika je konzultována s lékaři ortopedických klinik fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně a fakultní dětské nemocnice v Brně.

V klinické praxi se setkáváme s celou řadou onemocnění kyčelního kloubu, a to v dětském věku, ve věku produktivním a nejčastěji ve věku seniorském. Většina onemocnění je provázena deformitou kyčelního spojení, což vede ke snížení funkčnosti kloubu, které se projevuje špatným přenosem zatížení mezi hlavicí femuru a jamkou kloubu, omezením pohyblivosti a bolestí. Po vyčerpání konzervativní léčby zpravidla následuje chirurgický zákrok. Mezi časté chirurgické zákroky patří kyčelní osteotomie, které jsou pro pacienta výhodnější a do budoucna efektivnější, protože oddalují implantaci totální náhrady. Aby bylo možné simulovat jednotlivé typy kyčelních osteotomií, je třeba nejprve vyhodnotit chování fyziologického (zdravého) a patologického (dysplastického) kyčelního kloubu. V současné době byly vytvořeny výpočtové modely zdravého kyčelního spojení a dysplastického kyčelního spojení dítěte a dospělého člověka. Na těchto výpočtových modelech budou prováděny deformačně napěťové analýzy pomocí metody konečných prvků ve výpočtovém systému ANSYS. Jednotlivé varianty budou srovnávány a budou stanoveny závěry pro klinickou praxi. Uvedená problematika je konzultována s lékaři ortopedických klinik fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně a fakultní dětské nemocnice v Brně.

At present the hip joint belongs to the most frequently solved segment of the human body. Disorders of the hip joint may be congenital or acquired in juvenile age, or caused by accident. A number of disorders are due to degrading processes on the cartilage and in the bone tissue in senior age and also in productive age. Many disorders are characterized by various deformities of the femoral head and acetabulum (dysplastic hip joint), which are a frequent cause of unfavourable mechanical conditions and decrease of moveability in the joint. A lot of deformities of the hip joint can be treated with a suitable osteotomy based on the improvement of improper mechanical conditions in the hip joint, resulting from modification and reconstruction of its geometry. The aim of the work is to create a finite element model of the hip joint for the following states: physiological, pathological, and the state after reconstruction of geometry of the joint (after osteotomy). Strain and stress analyses will be performed on these finite element models. The results of analyses should contribute to verification of the osteotomy carried out, and to the selection of suitable osteotomy for different types of joint damage.

biomechanics, hip joint, displastic, contact pressure, finite element method

2005

10.01.2005

Fakulta strojního inženýrství, VUT v Brně

Brno

80-214-2934-8

FSI Junior konference 2004

12