Аналіз напружено-деформованого стану тривимірної моделі здорового плечового суглоба
Завантаження...
Файли
Дата
2021
Назва журналу
ISSN журналу
Назва тому
Видавець
Анотація
Мета. Розробити максимально наближену до нормальної анатомії людини тривимірну скінченно-елементну модель плечового суглоба з урахуванням пружних зв’язків (м’язів) і просторового розташування точок їхнього кріплення, проаналізувати напружено-деформований стан (НДС) елементів проксимального відділу плечової кістки та лопатки. Методи. Побудовано геометричну модель плечової кістки та лопатки. Для тривимірного моделювання плечового суглоба на основі геометричних моделей використано програму SolidWorks із математичним моделюванням методом скінченних елементів й аналізом НДС у пакеті прикладних програм Ansys. Для наближення до реальних умов у модель додані пружні елементи, які імітують м’язи. Модель навантажували силами, які відтворюють зусилля в м’язах, прикладеними до відповідних площин контакту на головці плечової кістки. Розраховано НДС елементів проксимального відділу плечової кістки та лопатки для кутів відведення кінцівки 0°, 30°, 60° і 90° у нейтральній ротації плечової кістки. Результати. Напруження розтягнення в лопатці розподілені в такий спосіб, що за кута 0° відведення кінцівки не перевищували +5,67 МПа в зоні, розташованій нижче суглобової западини. Мінімальні значення напруження стискання досягли 18,5 МПа. Максимальні напруження більші в 1,5–2 разу в зоні суглобового хряща головки плечової кістки порівняно з хрящем гленоїдальної западини лопатки. Установлено, що залежність значень площі контактної зони в діапазоні зміни кута відведення кінцівки (0°... 90°) може бути апроксимована ділянкою кубічної параболи, при цьому зміни площі незначні та дорівнюють +2,26 % ...–7,3 % від значення в нейтральному положенні за кута відведення 0°. Розбіжності з результатами аналогічних досліджень указують на достовірність розробленої математичної моделі. Висновки. Використання запропонованої моделі дозволить коректніше проводити математичне моделювання та порівняльний аналіз НДС за різних методів хірургічного лікування патології плечового суглоба, зокрема ендопротезування.
Опис
Ключові слова
плечовий суглоб, плечова кістка, суглобовий хрящ, контактна зона лопатки, тривимірна модель, метод скінченних елементів, напружено-деформований стан
Бібліографічний опис
Корж, М.О., Макаров, В.Б., Смердов, О.А., Танькут, О.В., Підгайська, О.О., & Зданевич, С.В. (2021). Аналіз напружено-деформованого стану тривимірної моделі здорового плечового суглоба. Ортопедія, травматологія та протезування, (3), 27-36. http://dx.doi.org/10.15674/0030-59872021327-36