Bandscheibe
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Kategorie: Medical Fallbeispiele Medical
Die Bandscheibe (Discus intervertebralis) ist eine knorpelige Verbindung zwischen Wirbeln der Wirbelsäule. Die Wirbelsäule des Menschen besitzt 23 Bandscheiben.
Simulation
Die Simulationen der Bandscheibe (discus intervertebralis) sind meistens darauf ausgerichtet, die mechanischen Belastungen und Beanspruchungen festzustellen. Dabei dienen insbesondere Simulationen von pathologischen Situationen der Entscheidungsfindung bei präoperativen Überlegungen.
Publikationen
W.Ehlers, N.Karajan, A.Acartürk:
"Modelling Soft Biological Tissues: A Multi-Component Finite Deformation Scheme Including Electro-Chemical Reactions and Swelling Mechanisms"
CADFEM Users Meeting 2008, Darmstadt, 2.12.07 www.usersmeeting.com
Von Ehlers et.al. wird eine Simulation im Spinal-Bereiches L1..L5 beschrieben. Dabei wird insbesondere die Elastizität der Bandscheibe (discus intervertebralis) berücksichtigt.
Einige Stichworte zum Inhalt:
- Simulation im Spinal-Bereich L1..L5
- Bandscheibe (discus intervertebralis)
- Materialmodelle für den Faserring (Anulus fibrosus, AF)
- Berücksichtigung von mechanischen, chemischen und elektrischen Effekten
- FEM-Simulation des Bereiches L1..L5
Kurzbeschreibung der Simulation:
Chemisch aktives Material, elektrische Einflüsse, vergleichbar zu porösem Medium (Untergrund),
Sättigung, Dichte, molare Konzentration
Materialdaten
Zeitabhängigkeit, aber keine Massen- bzw. Trägheitsterme, daher
transiente Simulation
Numerisches Modell des Materialverhaltens.
Verifikation mit Beispiel Hydrogel.
Verifikation mit Beispiel elektroaktiver Polymer-Greifer.
Anwendung auf Spinalbereich L1..L5, Bandscheibe (discus intervertebralis).
Geometrie aus CT-Daten abgeleitet.
T.Zander, A.Rohlmann, G.Bergmann:
"How Important is the Correct Placement of Artificial Discs?"
CADFEM Users Meeting 2009, Leipzig, 2.10.18 www.usersmeeting.com
Hier werden verschiedene Varianten von Implantaten bei Bandscheiben untersucht. Für verschiedene Eingriffe im Bereich der Wirbel L2..L5,S1 und das Becken (Pelvis) werden die Auswirkungen auf die Mechanik des Bewegungsapparates simuliert. Eine numerische Optimierungsstrategie wird dargestellt.
Einige Stichworte zum Inhalt:
- Simulation eines multilevel total disc replacement
- Monosegmentale Implantate Charite, ProDisc, AcroFlex
- DoE design of experiments
- Variation der Anzahl der Implantate, der Position und der Rotation
Kurzbeschreibung der Simulation:
- FEM-Simulation der Strukturmechanik
- Diskretisierung mit Hexaeder-Volumen-Elementen
- Optimierung mit Varianten-Untersuchung DoE design of experiments
- Latin Hypercube Sampling Methode
W.Ehlers, N.Karajan, A.Acartürk:
"Flexion of the Lumbar Spine: A Multi-Component Model of the IVD consisting of Collagen, Proteoglycans, Charged Ions and Interstitial Fluid"
CADFEM Users Meeting 2007, Dresden, 2.12.03 www.usersmeeting.com
Einige Stichworte zum Inhalt:
- Eigenschaften: Anisotropie, anatomische Form, makroskopische und mikroskopische Struktur, Schwellen, Degeneration
- Grundlagen des Schwellens des Materials, Porosität
- Numerische Abbildung des Verhaltens
Kurzbeschreibung der Simulation:
- Anwendung der FEM
- gekoppelte Simulation der Strukturmechanik (Freiheitsgrad der Verschiebungen) und der Fluid-Eigenschaften (Konzentration, Druck, Geschwindigkeit)
- transiente Simulation
- qualitativer Vergleich der Ergebnisse von Simulation und Experiment
H.Schmidt, F.Heuer, L.Claes, H.-J.Wilke:
"Application of a Calibration Method Provides More Realistic Results for a Finite Element Model of a Lumbar Spinal Segment"
CADFEM Users Meeting 2007, Dresden, 2.12.09 www.usersmeeting.com
Einige Stichworte zum Inhalt:
- Materialdaten
- in-vitro-Studien verschiedener Bewegungsarten
Kurzbeschreibung der Simulation:
- Finite-Elemente-Modell einer Bandscheibe
- CT-Daten der Knochenstrukturen, MRI-Daten für Weichteilbereiche
- Diskretisierung mit Hexaeder-Volumen-Elementen
- Kalibrierung der Simulation
- Genauigkeit
N.Babel, G.Kumar, R.Mastel, T.Tarhan:
"Steifigkeitsuntersuchungen von Wirbelkörpern mit ANSYS"
CADFEM Users Meeting 2010, Aachen, 2.10.05 www.usersmeeting.com
Einige Stichworte zum Inhalt:
- Simulation der Interaktion von Wirbelkörper und Implantat
- Ziel der Simulation: Verwendung von CT-Daten zur Planung eines optimalen Implantates
Kurzbeschreibung der Simulation:
- automatisierte Datenvorbereitung zur Ermittlung der Wirbelkörpersteifigkeit
- Erstellung eines FEM-Modells
- isotropes Materialverhalten
- Zuweisung von Materialwerten auf Basis der Hounsfield-Units (HU)
- Erstellung der Implantatgeometrie mit Rapidform
Weiterführende Informationen
Ein weiterführendes Seminar speziell hierzu finden Sie unter "Wissen" auf der Homepage von CADFEM bei "Finite-Elemente-Simulation für Biomechaniker und Mediziner".