Аннотация: Объектом исследования является система «таз – кастомизированный имплантат». Целью данного проекта является компьютерное моделирование системы «таз – кастомизированный имплантат» при сложных условиях нагружения – ходьбе, подъеме и спуске на стул, подъеме и спуске по лестнице. Методы, используемые в работе: с компьютерной томографии получены трехмерные геометрические модели костей таза и имплантата. Они являются основой для создания конечноэлементных моделей, которые впоследствии загружается в инженерный расчетный комплекс ABAQUS/CAE. Каждый расчетный случай состоит из двух этапов – затяжки винтов и сложного нагружения. На первом этапе винты стягивают между собой имплантат и кости. Нагрузки для второго этапа берутся из исследования Бергмана, где они получены экспериментальным методом. Поверхность верхнего позвонка крестца жестко закреплена на всех этапах нагружения. В результате проведения прочностных расчетов определены пять напряженнодеформированных состояния системы «таз – кастомизированный имплантат» при сложных условиях нагружения. Результаты сравниваются с результатами расчетов здорового таза при аналогичных нагружениях. Также проводится дискуссия о биосовместимости имплантата и сравнения с аналогичными исследованиями. По данным сравнительного анализа вынесены практические рекомендации по безопасным условиям нагружений. Область применения результатов: данный имплантат установлен пациенту ФГБУ «НМИЦ травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена» (г. Санкт-Петербург) министерства здравоохранения Российской Федерации.
Annotation: The object of the work is the system «pelvis-customized implant». The aim of the work is a computational simulation of the system «pelvis-customized implant» under complex loading conditions - gait, sitting up, sitting down, going upstairs and going downstairs. Methods: The computer aided design models of the pelvis and implant received from computer tomography. These parts are the basis for creating a finite element models, which are imported into the ABAQUS/CAE software Each design case consists of two stages - the screws’ tightening and the complex loading conditions. On the first stage the screws pull the implant and pelvic bones together. The loads for the second stage are taken from the Bergman study, where they are obtained experimentally. The sacrum is fixed on the upper surface at every stage. Results: Five stress-strain states of the system “pelvis - customized implant” are determined under complex loading conditions. The results are compared with the results the healthy pelvis. There is also a discussion about the implant’s biocompatibility and comparisons with relevant studies. According to the comparative analysis, practical recommendations were made about safe loading conditions. Application field: this implant is installed to a patient of the Russian Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedicsnamed after R.R. Vreden (St. Petersburg).
Маслова И. Л. Конечно-элементный анализ биомеханической системы «кость – эндопротез» в сложных условиях нагружения / И. Л. Маслова. - Иваново : ИГЭУ, 2020. - 69 с.