Pelvis
Aus ESOCAETWIKIPLUS
Kategorie: Medical Fallbeispiele Medical
Das Becken (Pelvis) ist der Körperabschnitt unterhalb des Bauches und oberhalb der Beine. Hier wird im wesentlichen das knöcherne Becken als Bestandteil des Beckengürtels (Cingulum membri pelvini) betrachtet.
Simulation
Die Simulationen im Bereich des Beckens (Pelvis) betreffen im allgemeinen das mechanische Verhalten als Bestandteil des humanen Bewegungsapparates.
Publikationen
N.Hammer, J.Böhme, U.Lingslebe, H.Steinke, V.Slowik, C.Josten:
"Open Book Verletzungen des Beckenrings"
CADFEM Users Meeting 2010, Aachen, 2.10.09 www.usersmeeting.com
Stichworte
- Typ B Beckenringfrakturen (Open-Book Verletzungen, OB)
- Ziel: Aufklärung des Frakturmechanismus und der resultierenden Instabilitäten und
- Vergleich der osteoligamentären Modelle: biomechanische Testung am Körperspender und Finite-Elemente-Simulation
Simulation
- FEM-Modell der Knochen aus CT-Daten, Modellierung des Sakroiliakalgelenks
- Ligamente des Beckens als Federn modelliert
- Vernetzung mit Tetraeder-Volumen-Elementen
- statische Simulation der Strukturmechanik
- Quantifizierung des Traganteils der Ligamente bei typischen Lastfällen
- Validierung der Simulationsergebnisse
C.Voigt:
"Entwicklung und experimentelle Validierung eines FE-Modells des menschlichen
Beckenknochens für die Optimierung von künstlichen Hüftgelenken – ein
Verbundvorhaben der Universität Leipzig und dem Fraunhofer Institut IWU"
CADFEM Users Meeting 2009, Leipzig, 2.10.09 www.usersmeeting.com
In dieser Publikation wird für eine Femur-Prothese die Beanspruchung des Beckens (pelvis) in der Hüftgelenk-Region (articulatio coxae) simuliert. Ein Schwerpunkt hierbei ist die Datenverarbeitung der in-vivo-Geometrie der Knochen einserseits und der CAD-Daten des Implantates andererseits.
Stichworte
- FEM-Modellierung des Implantat-Knochen-Verbundes
- spezielle Probleme bei der Modellierung des menschlichen Beckenknochens
- Ablauf einer effektiven Modellierungsstrategie
- Validierung des resultierenden Beckenknochenmodells
Simulation
Gegenstand der Publikation ist die Idealisierung und Diskretisierung des Beckenknochens (Pelvis) für eine Anwendung der Finite-Element-Methode (FEM).
Für die in-vivo-Geometrie des Beckens (Pelvis) und des Oberschenkels (Femur) werden CT-Daten zugrunde gelegt. Aus diesen Daten wird über eine Oberflächen-Triangularisierung (STL) bei der Diskretisierung ein FEM-Netz erzeugt.
Die Geometrie des Implantates wird aus den CAD-Daten der Konstruktion abgeleitet.
Die Diskretisierung erfolgt mit Volumen-Elementen.
Das FEM-Modell wird der Aufgabenstellung angepasst durch lokale Netz-Verfeinerungen in maßgebenden Bereichen und ergänzt durch Kontakt-Elemente.
Zusammen mit den Randbedingungen (Lagerungen und Lasten) wird das Simulationsmodell vervollständigt.
J.Böhme, R.Hülse, C.Josten, V.Sowik, N.Hammer, H.Steinke, C.Josten:
"Computersimulation von ligamentären Instabilitäten bei anterior-posterioren
Kompressionsverletzungen des Beckens"
CADFEM Users Meeting 2009, Leipzig, 2.10.10 www.usersmeeting.com
Stichworte
- Daten aus CT- und MRT-Untersuchungen
- Berücksichtigung von Knochen und Bändern
- Biomechanische Material-Eigenschaften
- FEM-Modell mit Volumen- und Schalen-Elementen
- Simulation von Instabilitäten
- Vergleich mit Messung (Validierung)
Simulation
Die Patienten-spezifischen Gegebenheiten wurden durch die Verwendung von Daten aus CT- und MRT-Untersuchungen berücksichtigt. Nach einer Datenübertragung und der Diskretisierung wurde ein FEM-Modell erstellt. Dabei wurden Volumen-Elemente für die Knochen- und Schalen-Elemente für die Band-Strukturen verwendet.
Für die Materialdaten wurden experimentell bestimmte Werte eingesetzt.
In mehreren Simulationen mit verschiedenen hypothetischen Rupturen wurde die Stabilität des Beckengürtels untersucht.
Stichworte
- Biomechanik des Beckenringes
- Biomechanische Versuche als Grundlage zur Entwicklung moderner operativer Behandlungsmethoden
- Finite Elemente Modelle des Beckens
Simulation
- FEM-Modelle der Strukturmechanik
- Geometrieübernahme aus CT-Daten
- Diskretisierung mit Volumen-Elementen
- Modell mit Knochen, Bandapparat (Iliosakralgelenk, Symphyse)
- Stoffgesetz mit Hyperelastizität
- Validierung durch Vergleich mit experimentellen Ergebnissen
Weiterführende Informationen
Ein weiterführendes Seminar speziell hierzu finden Sie unter "Wissen" auf der Homepage von CADFEM bei "Finite-Elemente-Simulation für Biomechaniker und Mediziner".
