Přiděleno: Ondřej Žák

Vedoucí práce:  Ondřej Jiroušek

Obhájeno: září 2007

Motivace

V této práci je na základě počítačového parametrického modelu lebky sledován vliv geometrie, okrajových podmínek a materiálových charakteristik jednotlivých tkání na odezvu lidského mozku při jeho zatížení rotační rychlostí. Je k tomu využit kostní model lebky, který byl získán na základě snímků z počítačového tomografu (CT - snímky).
Model byl implementován do programu Ansys/ LS - DYNA, ve kterém probíhaly úpravy geometrie, zadávaní reálných hodnot, tvorba konečně prvkové sítě i výpočet a výpis výsledků.

Metoda

Z modelu hlavy je vytvořen model lebky řezem v sagitální rovině 2-D. Lebka je pokryta konečně prvkovou sítí. Poté jsou materiálové charakteristiky přiřazeny lebeční kosti, mozku a tkáním (arachnoid, mozkomíšní mok). Na takto definovaném modelu jsou mezi jednotlivými vrstvami vytvořeny kontakty a model je zatížen úhlovou rychlostí, jaká je sledována u pohybu hlavy účastníků automobilových havárií. Cílem práce je porovnat výsledky odezvy lidského mozku na velké rotační zrychlení v sagitální rovině dosažené při variaci okrajových podmínek na rozhraní mozek-mozkomíšní mok.

Postup

Pro účely posouzení vlivu různých postupů tvorby modelu na odezvu lidského mozku bylo vytvořeno celkem pět variant, které mají totožnou geometrii, ale liší se ve vlastnostech materiálů a definovanými kontakty. Ty jsou u kontaktních modelů určeny mezi vrstvou mozku a CSF, CSF a pavoučnicí, pavoučnicí a hutnou kost. U jednoho z těchto kontaktních modelů jsou prvkům hutné kosti přiřazeny vlastnosti dokonale tuhého materiálu. Těmto prvkům se zadávají hodnoty hustoty, modulu pružnosti E a Poissonova čísla . Kompaktní kost druhého kontaktního modelu má vlastnosti bilineárního materiálu. U těchto kontaktních typů jsou variovány koeficienty tření na rozhraní mozkomíšní mok - mozek v rozsahu 0,3 - 0,6. U další varianty modelu je definován kontakt pouze mezi mozkem a mozkomíšním mokem či pouze kolem pavoučnice. Ostatní rozhraní tkání jsou bezkontaktní, tedy mají společné uzlové body. Poslední dvě varianty jsou bezkontaktní. Způsob tvorby je obdobný. První z modelů má opět dokonale tuhé prvky hutné kosti, druhý má dosazeny reálné materiálové konstanty.