Geri Dön

Application of the finite element method in the human spine biomechanics

İnsan omurga biyomekanik sonlu elemanlar metodu uygulaması

PDF İndir

  1. Tez No: 397213
  2. Yazar: İMAN ZAFARPARANDEH
  3. Danışmanlar: PROF. İSMAİL LAZOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 129

Özet

Ortalarında 20. yüzyılda gelişimi bu yana, sonlu elemanlar (FE) yöntemi makine mühendisliği, fakat aynı zamanda elektronik veya termodinamiğin gibi diğer alanlarda sadece güvenilir bir aracı olarak görülmüştür. Biyomekanik olarak, sürekli mekaniği ve bünye denklemleri ilkeleri bugüne kadar başarıyla, plastik, metal ve kauçuk uygulanan sonlu elemanlar modelleri birleştiğinde kas-iskelet sistemi, genel davranışları çoğaltmak kendi potansiyellerini ortaya koymuştur. Mevcut tezin hedefi temel insan servikal ve lomber doğru FE modelleri geliştirmektir. Yeni bir metot diskler ve omur arasında entegre bir arayüz yapısı önerilmiştir. Hexahedral eleman diskleri ve omurları örgü için kullanılmıştır. Kafes elemanları bağ simüle etmek için kullanıldı. Tam geometri CT taraması verilerinden elde edilmiştir. İnsan omurga tüm temel özellikleri modellenmiştir; vertebra, intervertebral diskler ve ligament. Saf anlar simülasyonlar kullanıldı ve her modellerin alt kısmı her yöne kısıtlı bulundu. Her iki modelin tahmin hareket cevapları literatürde yayınlanmış in vitro çalışmalar ile karşılaştırılmış ve onlar iyi anlaşma vardı. biyomekanik parametreler üzerine servikal geometri etkisi değişikliği çalışılmıştır. Mid-sagital düzlemde simetri varsayımı ile FE modeli doğru servikal modeline benzer BT verileri kullanılarak geliştirildi. Böyle varsayımı kullanmak için bir neden edebiyat simetri yaklaşımı çok sayıda FE modelleri. Biyomekanik parametrelerin karşılaştırılması simetrik modeli makul sonuçlar üretir ve simetri varsayımı modelleme süresini azaltmak kullanarak gösterdi. Araç türleri, servikal ve bel modelleri hem uygulanmıştır. Hareket (EHA) kinematik, dizi araçların etkisi ve kinetik, intradiskal basıncı (IDP), faset yükü (FL), ve ligament stres (LS), servikal ve lomber parametreleri araştırıldı. araçlar, toplam disk replasmanı (TDR), posterior dinamik stabilizasyon (PDS), füzyon, interspinöz füzyon ve sakroiliak kanatları dahil. Tasarım değişiklikleri sağlam modelleri ile Araçlı modellerin biyomekanik davranışını karşılaştırarak sonra önerilmiştir.

Özet (Çeviri)

Since its development in the mid 20th Century, the finite element (FE) method has shown to be a reliable tool, not only in mechanical engineering, but also in other fields such as electronics, or thermodynamics. In biomechanics, the principles of continuum mechanics and constitutive equations so far successfully applied to plastics, metals, and rubbers, have demonstrated their potential to reproduce general behaviors of the musculoskeletal system, when coupled to finite element models. The main of goal of the present thesis is to develop accurate FE models of the human cervical and the lumbar spine. A novel method was suggested to construct an integrated interface between the discs and the vertebrae. Hexahedral element was used to mesh the discs and vertebrae. Truss elements were used to simulate the ligaments. The exact geometry was obtained from CT scan data. All the main features of the human spine were modeled; vertebrae, intervertebral discs, and ligaments. Pure moments were used in simulations and lower part of each models were constrained in all directions. The predicted motion responses of both models were compared with the published in vitro studies in the literature and they were in good agreement. The effect change in the geometry of the cervical spine on the biomechanical parameters was studied. An FE model with the symmetry assumption in the mid-sagittal plane was developed using the CT data similar to the accurate cervical model. The reason to use such assumption is the numerous FE models in the literature symmetry approximation. The comparison of the biomechanical parameters showed that the symmetric model produces reasonable results and using the symmetry assumption reduce the modeling time. Different types of instruments were applied to both the cervical and the lumbar models. The effect of the instruments on the kinematic, range of motion (ROM), and kinetic, intradiscal pressure (IDP), facet load (FL), and ligament stress (LS), parameters of the cervical and the lumbar spine were investigated. The instruments included total disc replacement (TDR), posterior dynamic stabilization (PDS), fusion, interspinous fusion, and sacroiliac wings. Design modifications were suggested after comparing the biomechanical behavior of the instrumented models with intact models.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    800713

    Peek matrisli polimer kompozit temelli insan omurga implantı geliştirilmesi ve granül ekstrüzyon yöntemi ile eklemeli imalatı

    Development of human spine implant based on peek matrix polymer composite and additive manufacturing by granule extrusion method

    MERVE BAĞCI BİLGEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ

  2. Tez No

    480561

    Finite element analysis of cervical spine & finite element modeling of knee joint

    Servikal omurun sonlu eleman analizi & diz ekleminin sonlu eleman modellemesi

    MUZAMMIL MUMTAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Biyomühendislikİstanbul Medipol Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DENİZ UFUK ERBULUT

  3. Tez No

    310644

    GPS ölçümleri ve fay hareketlerinde deprem ilişkisi

    Earthquake relationship between fault movements and GPS measurements

    GÖKHAN ASLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEKİ HASGÜR

  4. Tez No

    363707

    Synthesis of nanocomposites thin films and characterization of mechanical properties

    Nanokompozi̇t i̇nce fi̇lmleri̇n sentezi̇ ve mekani̇k özelli̇kleri̇ni̇n karakteri̇zasyonu

    İSMAİL HAKKI CENGİZHAN KARBAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM

  5. Tez No

    45173

    Empedans tomografisinde sonlu eleman yöntemine uygun bir veri toplama sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi

    The Design and the application of a resonable data acquisation system by using finite elements method for impedance tomography

    İSMAİL ÖZKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    DOÇ.DR. HAMDİ ATMACA

Geri Dön