ANALIZA BIOMECHANICZNA KRĘGOSŁUPA LĘDŹWIOWEGO ?· Biomechanika kręgosłupa jest przedmiotem częstych…

  • Published on
    28-Feb-2019

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

Magdalena OG, Koo naukowe BIOKREATYWNI przy Katedrze Biomechatroniki, Politechnika lska, Gliwice Wojciech WOLASKI, Katedra Biomechatroniki, Politechnika lska, Gliwice Dawid LARYSZ, Klinika Neurochirurgii, lski Uniwersytet Medyczny, Katowice Adam RUDNIK, Klinika Neurochirurgii, lski Uniwersytet Medyczny, Katowice Marek GZIK, Katedra Biomechatroniki, Politechnika lska, Gliwice Ewa STACHOWIAK, Katedra Biomechatroniki, Politechnika lska, Gliwice

ANALIZA BIOMECHANICZNA KRGOSUPA LDWIOWEGO PO STABILIZACJI MIDZYKOLCOWEJ

BIOMECHANICAL ANALYSIS OF THE LUMBAR SPINE AFTER

INTERSPINAL STABILIZATION

Sowa kluczowe: krgosup ldwiowy, stabilizacja midzykolcowa, MES

1. WSTP Biomechanika krgosupa jest przedmiotem czstych analiz przez naukowcw na caym wiecie [3]. Spowodowane jest to dwiema przyczynami. Po pierwsze wzrostem urazw krgosupa na skutek wypadkw komunikacyjnych. Drug przyczyn jest siedzcy tryb ycia, ktry prowadzi do rnych i coraz czstszych patologii krgosupa. Przyczyny te czsto prowadz do uszkodze krgosupa, ktre czsto wymagaj leczenia z uyciem stabilizatorw. Dlatego badania prezentowane w niniejszej pracy dotyczyy analizy biomechanicznej krgosupa ldwiowego przed i po stabilizacji midzykolcowej. W tym celu zostay opracowane dwa modele. Pierwszym z nich by model anatomicznie prawidowego krgosupa, a drugi to model krgosupa po implantacji stabilizacji midzykolcowej. Wikszo naukowcw przy modelowaniu korzysta z zdj tomografii komputerowej tworzc na ich podstawie modele 3D krgosupa [1][4]. Niektrzy te uywaj do tego skanera laserowego [2]. Analiz biomechaniczn przeprowadzaj w rnym oprogramowaniu do metody elementw skoczonych, np. ANSYS czy ABAQUS. W niniejszej pracy proces tworzenia modeli polega na przygotowaniu w oprogramowaniu Mimics modelu 3D krgosupa. Nastpnie przygotowany model MES zosta zaimportowany do programu ANSYS w celu przeprowadzenia analizy biomechanicznej. 2. MODEL KRGOSUPA LDWIOWEGO PO STABILIZACJI MIDZYKOLCOWEJ Modelowanie krgosupa jest zoonym procesem ze wzgldu na odmienny sposb modelowania krgw oraz dyskw. Naukowcy w swoich pracach przedstawiaj modele krgw, w ktrych rozrniaj ko gbczast i korow. Nadajc im rne waciwoci materiaowe. Krki midzykrgowe s rwnie podzielone na dwie czci. Jedn z nich jest jdro miadyste, drug piercie wknisty. W modelu, ktry zosta opracowany na potrzeby bada zostay przyjte pewne uproszczenia. Krgi przyjto jako bryy odksztacalne, ktre s zbudowane z jednego materiau o waciwociach: modu Younga = 12000MPa, a wspczynnik Poissona = 0,3. Dyski midzykrgowe rwnie zostay przyjte jako jednorodne bryy ze wzgldu na brak

XI Konferencja Naukowa Majwka Modych Biomechanikw im. prof. Dagmary Tejszerskiej s. 100

moliwoci rozrnienia piercienia wknistego i jdra miadystego. Przypisano im materia o waciwociach materiaowych: modu Younga = 3,6MPa i wspczynnika Poissona = 0,47. Natomiast wizada i minie zostay pominite z powodu braku moliwoci odtworzenia tych struktur na podstawie danych TK w oprogramowaniu Mimics. Model krgosupa zosta obciony si 400N, co odpowiada przecitnej wadze tuowia. Obcienie zostao zadane na krgu L1, natomiast krg L5 zosta unieruchomiony. Na rysunku Rys.1. przedstawiono model oraz mapy przemieszcze uzyskane z analizy po obcieniu. Maksymalne przemieszczenie wynosi 2,64 mm, ktre znajduje si na wyrostku poprzecznym pierwszego krgu. Uzyskane wyniki zostan porwnane z wynikami analizy krgosupa po stabilizacji i na tej podstawie zostanie okrelony wpyw stabilizacji i wycignite wnioski. a)

b)

Rys. 1. a) Model krgosupa ldwiowego, b) mapa przemieszcze krgosupa po obcieniu PODZIKOWANIE Praca naukowa finansowana ze rodkw Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyszego w ramach projektu badawczego nr. NN518284840 LITERATURA [1] Shih-Hao Chen, Zheng-Cheng Zhong, Chen-Sheng Chen,Wen-Jer Chen, Chinghua Hung:

Biomechanical comparison between lumbar disc arthroplasty and fusion, Medical Engineering & Physics 31 (2009), pp. 244253

[2] Ibarz E., Herrera A., Ms Y., Rodrguez-Vela J., Cegoino J., Purtolas S., Gracia L.: Development and Kinematic Verification of a Finite Element Model for the Lumbar Spine: Application to Disc Degeneration, BioMed Research International, Volume 2013 (2013), Article ID 705185,

[3] Gzik M., Wolaski, W., Tejszerska D.: Experimental determination of cervical spine mechanical properties, Acta of Bioeng. and Biomech., Vol. 10, No. 4, 2008, str. 49 54

[4] Sairyo Koichi, Vijay K. Goel, Akiyoshi Masuda, Srilakshmi Vishnubhotla, Ahmad Faizan, Ashok Biyani, Nabil Ebraheim, Daisuke Yonekura, Ri-Ichi Murakami, Tomoya Terai: Three-dimensional finite element analysis of the pediatric lumbar spine. Part I: pathomechanism of apophyseal bony ring fracture, Eur Spine J (2006) 15, pp. 923929

Recommended

View more >