Автор: В.В. Гусев, Ю.О. Новикова
Источник: Прогрессивные направления развития машино–приборостроительных отраслей и транспорта: материалы Междунар. научн.–техн. конф. Студентов, аспирантов и молодых ученых, Севастополь, 13–16 апреля 2011 г. /Мин–во образования и науки, молодежи и спорта Украины, Севастоп. нац. техн. ун–т; науч. ред. В.В. Севриков — Севастополь: СевНТУ, 2011. с.132–133.
В.В. Гусев, Ю.О. Новикова. Моделирование системы тазобедренный сустав – металлическая пластина" методом конечных элементов В работе рассмотрена актуальность и перспективность данной темы, а также сформулированы и поставлены задачи и цели исследования
Эндопротезирование суставов в настоящее время является наиболее прогрессивным методом хирургического лечения поражений суставов разной этиологии, который быстро развивается и находит все большее применение в ортопедической практике. Переломы бедра в центральной части являются широко распространенной травмой у пожилых людей, частота которых увеличивается с возрастом. Это не только проблема хирургов-ортопедов, но также становится научной, инженерной и социальной проблемой [1].
В мире количество ежегодно выполняемых операций эндопротезирования постоянно растет, что связано с совершенствованием методики операции, открытиями в области материаловедения, улучшением качества инструментария для операции; также получением хороших результатов, приводящих к восстановлению утраченной функции на длительный период; улучшением качества жизни пациентов.
Переломы могут возникать в разных частях бедренной кости. В некоторых случаях целесообразнее не применять тотальные эндопротезы, а использовать имплантат в виде металлической пластины, которая имеет ряд преимуществ: сравнительно низкая трудоемкость операции, а также ее высокая эффективность и скоротечность.
Перед нами была поставлена комплексная задача: исследование напряженно-деформированного состояния системы «бедренная кость – имплантат» при переломах в разных частях проксимального участка бедренной кости, подбор оптимальных размеров имплантата для каждого конкретного случая, а так же его изготовление. Нашей главной целью является полная автоматизация данного процесса при помощи таких программных комплексов как PowerSHAPE , ANSYS, PowerMill.
Перед нами была поставлена комплексная задача: исследование напряженно-деформированного состояния системы «бедренная кость – имплантат» при переломах в разных частях проксимального участка бедренной кости, подбор оптимальных размеров имплантата для каждого конкретного случая, а так же его изготовление. Нашей главной целью является полная автоматизация данного процесса при помощи таких программных комплексов как PowerSHAPE , ANSYS, PowerMill.
Для возможности проведения каких- либо расчетов первоочередной задачей стало получение 3D модели бедренной кости. Она имеет сложную конфигурацию и для получения ее 3D модели использовалась координатно-измерительная рука, которая применяется с пакетом моделирования PowerSHAPE. Модель бедренной кости показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Модель бедренной кости с имплантатом
В дальнейшем предполагается исследование прочности соединения в зависимости от характера перелома с использованием различных по форме имплантатов. Для создания такого соединения необходим индивидуальный подход, в следствие чего размер, конфигурация и материал пластины может изменятся. Применение существующих программных комплексов (ANSOFT, ANSYS, DesignSpace, Universalmechanism, EFD.Lab) позволить не только провести прочностной расчет бедренной кости, но автоматизировать процесс выбора и проектирование имплантатов для каждого конкретного пациента.
1. P. Helwig. Finite element analysis of a bone-implant system with the proximal femur nail/ Technology and Health Care 14 (2006)-p. 411-419