Модели и алгоритмы системы компьютерного проектирования фиксирующих устройств в биомеханике

• Автор: Соловцова, Любовь Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ФИКСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ В ТРАВМАТОЛОГИИ.
1.1. Особенности спицестсржновых фиксирующих устройств, учитывающиеся при компьютерном моделировании деформации.

1.2. Метод конечных элементов для решения задач теории упруго

1.3. Типы конечных элементов и функции форм

1.4. Методы решения систем линейных алгебраических уравнений

1.5. Постановка цели и задачи исследования.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕСТКОСТИ СПИЦЕСТЕРЖНЕВЫХ ФИКСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

2.1. Методика исследования жесткости фиксирующих устройств

2.2. Построение математической модели для расчета деформации системы кость фиксирующее устройство
2.3. Построение математической модели для расчета деформации спицевых элементов фиксирующих устройств
2.4. Построение математической модели для расчета деформации внешних опор спицестержневых фиксирующих устройств
2.5. Общая схема алгоритма построения матрицы жесткости для фиксирующего устройства на основе унифицированного обозначения
2.6. Математический метод выбора рациональной конструкции фиксирующего устройства.
2.7. Экспериментальное определение показателей жесткости фиксирующих устройств.
Выводы по второй главе.
Глава 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ СИСТЕМЫ КОСТЬФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО.
3.1. Расчетная модель спицестержневого фиксирующего устройства.
3.2. Исследование показателей жесткости модулей первого порядка.
3.3. Исследование показателей жесткости модулей второго порядка.
3.4. Исследование показателей жесткости аппарата внешней фиксации
3.5. Выбора рациональной конструкции фиксирующего устройства.
Выводы по третьей главе.
Глава 4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕСТКОСТИ СПИЦЕСТЕРЖНЕВЫХ ФИКСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ.
4.1. Состав программного комплекса для исследования жесткости фиксирующих устройств
4.2. Модули отображения прочностных характеристик спицестсржневых фиксирующих устройств
4.3. Расчет деформации спицостержневых фиксирующих устройств
4.4. Процедуры программного комплекса
Выводы но четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


XIX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Тезисы доклада - Воронеж , . С 4-5. Работа обсуждалась на научных семинарах кафедры Механики деформируемого твердого тела ТОГУ и Вычислительного центра ДВО РАН. Глава 1. Особенности спице-стержневых фиксирующих устройств, учитывающиеся ПРИ КОМПЬЮТЕРНОМ моделировании деформации. В травматологии наиболее распространенной методикой лечения повреждении костей и суставов является использование фиксирующих устройств. Первые аппараты внешней фиксации появились в середине -го столетия. В нашей стране интенсивное развитие внешней фиксации началось в -гг. Г.А. Илизарова, K. О.Н. Гудушари, В:К. Калнберза, М. В. Волкова, О. В. Оганесяна, В. М. Демьянова, С. С. Ткаченко. Известно более устройств внешней фиксации [3, 4, 5]. В работе Соломина Л. Н.[7] выполнена классификация фиксирующих устройств в зависимости от биомеханических особенностей. Автор выделяет 6 типов аппаратов внешней фиксации: монолатеральные, билатеральные,. В последних трех видах могут использоваться все виды чрескостных элементов (спицы, стержни-щурупы). Самым совершенным устройством внешней фиксации для чрескостного остеосинтеза признан аппарат Г. А. Илизарова [, , , , , ]. Это кольцевой наружный фиксатор, главная составная часть которого - разъемное опорное плоское кольцо с множественными сквозными отверстиями. В полном наборе аппарата имеются кольца -ти размеров, отличающиеся диаметром, соответственно диаметру конечностей пациента. Соединенные с костью и друг с другом илизаровские кольца образуют опору рамы аппарата, которая повторяет цилиндрическую форму трубчатой кости. Эта конструкция позволяет раме аппарата выдерживать высокие нагрузки во всех направлениях. Такое определение илизаровскому аппарату дают Голя-ховский В. Френкель В. В работах Девятова Л. Ли А Корнилова Н. Соломина Л. Современному уровню развития травматологии соответствуют определенные положения, на основе которых осуществляется компоновка аппаратов внешней фиксации. Накоплена достаточная экспериментально-теоретическая и клиническая база знаний, позволяющая прогнозировать зависимость жесткости фиксации костных фрагментов от диаметра используемых чрескосгных элементов, их типа, угла взаимного перекреста и т. Биомеханика внешней фиксации состоит из трех взаимосвязанных частей (Соломин Л. Н., ; Корнилов В. П. с соавт. Основные параметры, оказывающие влияние на жесткость фиксации костных фрагментов и имеющие общее значение для всех типов чрескостных аппаратов, представлены в работах Калнбернз В. Соломина Л. Барабаша А. Материал, из которого изготовлены все элементы аппарата. Чем жестче материал, из которого изготовлены все составляющие, тем выше жесткость фиксации костных фрагментов. Количество чрескостных элементов. Чем больше количество чрескост-ных элементов, вводимых в каждый костный фрагмент, тем больше жесткость. Но увеличение количества чрескостных элементов ведет к росту травматично-сти вмешательства. Диаметр чрескостных элементов, их тип. Увеличение диаметра используемых чрескостных элементов позволяет увеличить жесткость фиксации костных фрагментов. С ростом толщины скрепителя увеличиваются механические повреждения, наносимые тканям при установке, но повышается жесткость блока «кость-аппарат». Степень натяжения спиц. Недостаточность натяжения спиц снижает жесткость фиксации костных фрагментов. Рекомендуемая сила натяжения спиц в кольце 0-Н. Уровни введения чрескостных элементов. Чем больше расстояния между уровнями проведения базовых и репозиционно-фиксационных чрескостных элементов каждого костного фрагмента, тем выше жесткость остеосинтеза. При этом не следует проводить спицы и стержни-шурупы ближе чем 2-4 см от патологического очага. Плоскость ориентации чрескостных элементов. Нейтральным углом взаимного перекреста спиц является величина °. При большем значении угла спицы будут оказывать взаимонатягивающее действие, при меньшем - взаи-морасслабляющее. При угле перекреста меньше ° опору необходимо ориентировать к наиболее значащим смещающим усилиям раствором малого угла.