Диссертация (1025646)
Текст из файла
Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаНа правах рукописиГРИБОВ ДЕНИС АЛЕКСЕЕВИЧРАЗРАБОТКА БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И МЕТОДИКИПЛАНИРОВАНИЯ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ВОРОНКООБРАЗНОЙДЕФОРМАЦИИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИСпециальность 01.02.08 – БиомеханикаДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорГаврюшин Сергей СергеевичМосква – 20162СОДЕРЖАНИЕСтр.ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 5ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ ПОВЕДЕНИЯГРУДНОЙ КЛЕТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХНАГРУЖЕНИЯ...........................................................................................
181.1. Использование интегрального компьютерного метода в биомеханике . 181.2. Вязкоупругая модель грудной клетки Лобделла ...................................... 191.3. Пространственная модель грудной клетки ............................................... 201.4.
Конечно-элементная модель тела человека .............................................. 211.5. Конечно-элементная модель грудной клетки с корректирующимипластинами ................................................................................................ 251.6. Конечно-элементная модель грудной клетки, предназначенная длямоделирования операции Насса .............................................................. 311.7. Индивидуальная конечно-элементная модель грудной клетки,предназначенная для моделирования операции Насса ......................... 41ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 ............................................................................................... 45ГЛАВА 2.
АНАТОМИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВМОДЕЛИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ ................................................................ 482.1. Особенности моделирования компонентов грудной клетки ................... 482.2. Анатомия грудной клетки человека ........................................................... 512.3. Анатомия и механические свойства ребер ................................................ 512.4. Анатомия и механические свойства реберных хрящей ........................... 542.5. Анатомия и механические свойства грудины ........................................... 562.6. Анатомия и механические свойства позвонков ........................................
582.7. Анатомия и механические свойства межпозвоночных дисков ............... 602.8. Влияние учета анизотропии свойств биологических тканей нарезультаты моделирования ...................................................................... 622.9. Определение механических свойств биологических тканей похарактеристикам снимков компьютерной томографии ........................ 673Стр.ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 ...............................................................................................
70ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙМОДЕЛИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ ................................................................ 713.1. Краткий обзор программных комплексов, используемых примоделировании ..........................................................................................
713.2. Исходные данные для моделирования....................................................... 733.3. Обработка снимков компьютерной томографии в программномкомплексе Amira ....................................................................................... 743.3.1. Сегментация снимков компьютерной томографии ............................... 743.3.2. Создание поверхностной модели грудной клетки................................. 823.3.3.
Оптимизация качества поверхностной модели грудной клетки .......... 853.3.4. Создание конечно-элементной модели грудной клетки ....................... 903.3.5. Оптимизация качества конечно-элементной модели грудной клетки 913.3.6. Экспорт конечно-элементной модели грудной клетки в программныйкомплекс Altair Hypermesh ....................................................................... 943.3.7. Алгоритм создания конечно-элементной модели грудной клетки ...... 953.4. Обработка предоперационной модели грудной клетки в программномкомплексе Altair HyperMesh .................................................................... 973.4.1.
Импорт конечно-элементной модели грудной клетки .......................... 973.4.2. Перенумерация узлов и элементов конечно-элементной сетки ........... 983.4.3. Назначение типа конечного элемента ANSYS тетраэдрам модели ..... 983.4.4. Назначение свойств материалов компонентам модели ........................ 993.4.5.
Экспорт модели в конечно-элементный комплекс ANSYS................ 1013.4.6. Алгоритм обработки конечно-элементной модели грудной клетки . 1023.5. Создание послеоперационной поверхностной модели груднойклетки ....................................................................................................... 103ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 .............................................................................................
104ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ НАССА В КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНОМ КОМПЛЕКСЕ ANSYS................................................ 1064Стр.4.1. Особенности процесса моделирования операции .................................. 1064.2. Импорт конечно-элементной модели грудной клетки ........................... 1064.3. Оценка качества конечно-элементной модели грудной клетки ............ 1084.4. Создание конечно-элементных моделей корректирующих пластин....
1104.5. Создание связей между корректирующими пластинами и компонентамигрудной клетки ........................................................................................ 1124.6. Создание контактных взаимодействий между грудиной икорректирующими пластинами ............................................................. 1164.7.
Моделирование операции Насса .............................................................. 1194.8. Результаты моделирования операции Насса ........................................... 1254.9. Алгоритм моделирования операции Насса ............................................. 137ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 .............................................................................................
139ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ ...................................................................... 141СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 143ВВОДИМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ................................................ 1545ВВЕДЕНИЕАктуальность темы.
Воронкообразная деформация грудной клетки (ВДГК)является пороком развития, проявляющимся различным по глубине и формезападением грудины и передних отделов ребер. Данный порок развития являетсянаиболее частым видом врожденной деформации грудной клетки и отмечается у0.6-2.3% населения, составляя 91% всех врожденных деформаций грудной клетки[4, 18, 47]. Наиболее признанной причиной образования деформации считаетсяхондродисплазиягиалиновогохряща,составляющегореберныехрящи.Пропорциональность роста диспластичных реберных хрящей, сила и направлениедавлениякаждогоизнихнагрудину формируетвид(симметричная,асимметричная) и степень деформации (1-я, 2-я, 3-я) грудной клетки.
Подобнаядеформация может приводить к уменьшению объема грудной полости, смещениюи ротации сердца, искривлению позвоночника и нарушению функции органовгрудной полости. Нарастающие расстройства функций сердечно-сосудистой идыхательной систем являются показанием к оперативной коррекции даннойдеформации. Кроме того, у ряда взрослых пациентов необходимость коррекциидеформации может быть вызвана причинами психологического и косметическогохарактера [4, 12, 15, 18, 20, 69]. Фото пациента с ВДГК, а также снимкикомпьютерной томографии пациентов с симметричным и асимметричным типамидеформации представлены на Рис.
1.Наиболеераспространеннымспособомопределениявыраженностиворонкообразной деформации грудной клетки является оценка Индекса Галлера,определяемогопоснимкамкомпьютернойтомографии.ИндексГаллераопределяется на уровне максимума деформации как отношение поперечногодиаметра (горизонтальное расстояние, измеренное внутри грудной клетки) кпереднезаднему диаметру (кратчайшее расстояние между позвонком и грудиной).Таким образом, индекс Галлера вычисляется как (Рис.
2):HI A,Bгде A–поперечный диаметр; B – переднезадний диаметр.(1)6б)а)в)Рис. 1. Воронкообразная деформация грудной клеткиа) фото пациента с воронкообразной деформацией; б) снимок компьютернойтомографии пациента с симметричным типом деформации; в) снимоккомпьютерной томографии пациента с асимметричным типом деформацииЗначение индекса Галлера здорового человека составляет около 2,5.Медицинскими показаниями к исправлению воронкообразной деформациисчитается значение индекса Галлера 3,25 и более.Рис. 2. Определение параметров для вычисления индекса ГаллераВ настоящее время общепринятым методом лечения ВДГК являетсяхирургический, так как консервативная терапия (массаж, лечебная физкультура,мануальнаятерапияидр.)неприводятксущественнымизменениям7конфигурации грудной клетки.
Методы хирургической коррекции заболеванияможно разделить на две группы – радикальные и паллиативные. Радикальныеметоды направлены на увеличение объема грудной полости, что приводит кнормализации расположения и функции внутренних органов [4, 18, 20].Основным этапом любого радикального вмешательства являются мобилизациягрудино-реберного комплекса и его стабилизация в исправленном состоянии. Приэтом практически все радикальные методы предусматривают проведениерезекции реберных хрящей и стернотомии. Большинство подобных методовэффективны в плане устранения кардиореспираторных расстройств. Однако всеони обладают общими недостатками, имеющими порой решающее значение дляпациентов–неудовлетворительныйкосметическийрезультат,большаятравматичность операции с относительно высоким риском послеоперационныхосложнений.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
