Исследование и разработка системы автоматизированного проектирования механических изделий медицинской техники

• Автор: Алешкевич, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АРХИТЕКТУРА САПР МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНИКИ.

1.Е Лечение патологий костей. Проектирование конструкций для остеосинтеза и эндопротезов.

1.1.1. Состояние проблемы сложных типов переломов.

1.1.2. Методы лечения переломов

1.1.3. Проектирование конструкций, применяемых при лечении переломов

1.2. Функциональные требования к САПР механических изделий медицинской техники

1.3. Процесс автоматизированного проектирования механических изделий медицинской техники

1.4. Структура и организация подсистем САПР механических изделий медицинской техники

1.5. Функциональное назначение проблемноориентированных подсистем

1.6. Взаимодействие подсистем САПР.
2. РАЗРАБОТКА ОБЩЕСИСТЕМНОГО ЯДРА САПР МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНИКИ
2.1. Постановка задачи.
2.2. Функции и структура общесистемного ядра САПР
2.3. Интерактивная управляющая подсистема
2.4. Инвариантная обслуживающая подсистема.
2.5. Алгоритмические основы обеспечения процесса проектирования
2.5.1. Сценарий процесса проектирования
2.5.2. Управление модулями проблемноориентированных
подсистем
2.5.3. Прерывание и возобновление процесса проектирования
2.6. Подсистема управления моделями сеанса проектирования
2.7. Модуль импорта моделей
2.8. Реализация общесистемного ядра САПР механических изделий медицинской техники.
3. ИНФОРМАЦИОННОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНИКИ.
3.1. Характеристика информационного обеспечения САПР механических изделий медицинской техники.
3.2. Математическая модель системы кость устройство
3.3. Программная объектноориентированная модель системы кость устройство
3.3.1. Представление биологических объектов
3.3.2. Представление механических объектов.
3.3.3. Представление системы кость устройство
3.4. База данных моделей биомеханических систем
3.5. Лингвистическое обеспечение САПР.
4. ПРИМЕНЕНИЕ САПР МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНИКИ.
4.1. Функциональные характеристики САПР механических изделий медицинской техники
4.2. Обоснование выбора конструкции.
4.3. Построение модели биомеханической системы
4.4. Расчет модели биомеханической системы и анализ полученных результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Быстрый рост промышленности, урбанизации, высокая степень механизации, возрастающее значение техники и незатухающие военные конфликты приводят не только к повышению числа травм, но и качественно меняют их облик. Разрушения скелетной системы человека, предназначенной, в том числе для амортизации ударов, оказываются все более тяжелыми. При переломах, вызванных малой ударной силой, в тканях фрагментов кости сохраняется достаточно высокий уровень жизненных функций, тем самым происходит быстрая регенерация тканей. Совсем другая картина наблюдается при получении травмы вследствие удара объекта, обладающего высокой кинетической энергией. В этом случае имеют место девитализация фрагментов костной ткани, повреждение мягких тканей, сильные смещения костных отломков, нарушения кровообращения и иннервации. Статистика показывает, что в данном случае использование старых методов лечения порой не приносит положительных результатов. Зачастую такие методы, основанные на клиническом эмпиризме, связаны с длительной потерей трудоспособности пострадавшего и приводят к различным осложнениям, вплоть до инвалидности. Таким образом, для лечения сложных случаев переломов требуются новые методы, учитывающие особенности повреждения костей. Консервативным можно считать лечение переломов, когда для лечения поврежденной кости применяется бескровный метод. Консервативное лечение основывается на том тысячелетнем опыте, что соединенная и иммобилизированная кость заживает костным «рубцом». Поэтому принцип лечения переломов заключается в репонировании и наложении после этого фиксирующей повязки [5,,]. Несмотря на относительную простоту, консервативные методы могут приводить к неудовлетворительным результатам. Это связано с невозможностью точного репонирования костных отломков, а также с осложнениями, вызываемыми длительной иммобилизацией. Оперативные методы - это методы, предполагающие хирургическое вмешательство и основанные на использовании различных типов фиксаторов, позволяющих точно совместить костные отломки и обеспечить необходимую фиксацию отломков. Погружной остеосинтез1. Осуществляется с помощью фиксаторов, крепящихся непосредственно к поверхности кости или внутри кости. Остеосинтез - соединение костных фрагментов с целыо их сращения. Погружной остеосинтез обеспечивает точность репозиции и стабильность фиксации. В неочаговый остеосинтез предполагает использование аппаратов внешней фиксации с применением стержней и спиц, пронизывающих кость и мягкие ткани (например, аппарат Илизарова). Имея ряд преимуществ, данный метод не всегда обеспечивает точность вправления отломков кости (от 7 до %) и может приводить к воспалению мягких тканей в местах расположения стержней []. Можно выделить следующие преимущества оперативных методов над консервативными [5, 6, ]. Оперативное лечение предоставляет возможность анатомически точно репонировать отломки кости, и структура поврежденной кости, а также вся пострадавшая конечность приобретают первоначальную форму. К тому же, кость фиксируется настолько стабильно, что наружная фиксация конечности излишня, поэтому в близких к перелому суставах не наступает ограничения подвижности, что избавляет от многих проблем, связанных с длительной иммобилизацией. Известно, что раннее включение сломанной конечности в функциональную нагрузку, особенно опорную, благотворно сказывается на процессах сращивания, так как в зоне перелома создается микроподвижность отломков, что положительно влияет на репаративные процессы костеобразования и способствует росту регенерата [6]. Таким образом, оперативные методы остеосинтеза на сегодняшний день наилучшим образом подходят для лечения сложных вариантов переломов. К числу оперативных методов лечения некоторых видов переломов можно отнести и эндопротезирование. Например, при переломах шейки бедра применяется эндопротезирование бедренной кости. В силу ряда причин, лечение таких переломов не всегда приводит к положительному исходу, поэтому единственным способом сохранения функций нижних конечностей является установка эидопротеза.