Symulacja procesu zrostu kości żuchwy z zastosowaniem nowego modelu przebudowy tkanki kostnej
Wariant tytułu
Mandible union simulation using a new model of bone remodelling
Autor
Miodowska, Justyna
Promotor
dr hab. inż. Jan Bielski, prof. PK
Promotor pomocniczy
dr inż. Magdalena Kromka-Szydek
Data wydania
2020
Data obrony
30.09.2020
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
zrost kostny, kostnina, żuchwa, MES
bone union, callus, mandible, FEM
Abstrakt
Rozprawa doktorska dotyczy modelowania numerycznego zrostu żuchwy. W pracy zaproponowano nowy, matematyczny model przebudowy kostniny stymulowanej naprężeniowo. Nowoutworzony model został wykorzystany do opisu zmiany gęstości kostniny tworzącej się w procesie zrostu, z uwzględnieniem zarówno niedociążenia, jak i przeciążenia tkanki. Podjęto także próbę opracowania optymalnego programu obciążenia żuchwy z wykorzystaniem algorytmów sterowania, prowadzącego do jednorodnego rozkładu materiału w tkance kostniny. Dokonana analiza stanu wiedzy w zakresie modelowania procesu przebudowy tkanki kostnej pozwoliła na sformułowanie tezy pracy, iż możliwe jest stworzenie matematycznego modelu przebudowy tkanki kostnej oraz zastosowanie go do analizy zmian gęstości kostniny w stymulowanym naprężeniowo procesie zrostu kości żuchwy, a także dobranie schematu obciążenia, który zapewni optymalny rozkład gęstości w całym przekroju kości. Przedstawiono wyniki analiz, w których zaproponowany model został przetestowany na elementarnych stanach naprężenia oraz w analizie przypadku prostego złamania żuchwy w rejonie trzonu. Geometrię modelu zbudowano z wykorzystaniem oprogramowania Mimics, a analizę numeryczną przeprowadzono w programie ANSYS 14.0. Wykazano, że możliwe jest takie dobranie schematu obciążenia, aby odpowiednio sterować rozkładem gęstości tkanki, a równocześnie na podstawie wyników analiz numerycznych możliwa jest ocena procesu przebudowy kostniny w czasie.
The doctoral thesis concerns numerical modeling of the mandible union. A new, mathematical model of stress stimulated callus reconstruction is proposed. The newly created model is used to describe the change in callus density formed in the process of union, including both underload and tissue overload. An attempt was also made to develop an optimal program for mandibular loading using control algorithms leading to a homogeneous distribution of material in the callus tissue. The current state of knowledge in the field of biomechanics of broken mandible, bone union, mathematical models of bone remodeling and a review of mechanical stimulators of bone tissue remodeling are presented. The analysis of the state of knowledge in the field of bone tissue remodeling modeling allows the formulation of the thesis that it is possible to create a mathematical model of bone tissue remodeling and use it to analyze changes in callus density in the stress-stimulated process of mandible bone union, as well as selecting a load scheme that will ensure optimal density distribution throughout the entire callus section.
The mathematical model of callus remodeling is used to analyze the case of a simple mandible fracture in the body area. The geometry of the model is built using Mimics software and numerical analysis is performed using ANSYS 14.0. It has been shown that it is possible to select the load scheme in such a way as to properly control the distribution of tissue density, and at the same time, based on the results of numerical analyzes, it is possible to assess the callus remodeling process over time.
Wydział
Wydział Mechaniczny
Status pracy dyplomowej
po obronie
Licencja
Licencja PK. Brak możliwości edycji i druku.
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
