Přiděleno: Daniel Kytýř

Vedoucí práce:  Jitka Jírová, Ondřej Jiroušek

Obhájeno: leden 2005

Motivace

Cílem diplomové práce bylo vytvoření geometrického modelu lidského femuru a jeho napětová analýza metodou konečných prvků. Jako zdroj dat pro tvorbu modelu byly použity snímky získané pomocí počítačové tomografie (CT). Byla zkoumána závislost mezi počtem prvků modelu a polem napětí. Výsledky analýzy byly porovnávány s dříve provedenými experimenty.

Metody

Modely s velmi složitou geomerií jsou získávány na základě radiologického vyšetření. Upravená sekvence takto získaných snímků je použita pro rekonstrukci orgánů. Při použití volume based metody vytváříme objemový model pomocí kontur rekonkstruované tkáně v jednotlivých snímcích. Takto získaný vrstevnicový model je pokryt povrchovou plochou ohraničující objem rekonstruovaného orgánu. Výhodou této metody je snadná optimalizace povrchové plochy a tím i celkového počtu elementů modelu. Nevýhodou je složité přiřazování více materiálů modelu tvořeného jedním objemem.

Analýza

Jelikož se pohybujeme v malých deformacích způsobených fyziologickým zatížením, idealizujeme materiál jako izotropní, lineárně elastický. Zatížení hlavice femuru odpovídalo dříve provedeným experimentům.

Výsledky

Počet elementů v jednotlivých modelech byl redefinováním povrchové plochy redukován až na polovinu, rozdíl maximálních napětí v jednotlivých modelech byl 15%. Při dalším snižování počtu elementů by došlo k podstatným změnám geometrie modelu. Velikost maximálního natětí modelu a jeho poloha odpovídaly výsledkům experimentů.