Konečněprvková analýza náhrady proximálního konce vřetenní kosti a rozhraní kost-implantát

Abstract

Tato práce představuje proces návrhu a optimalizace protézy radiální hlavice pomocí analýzy konečných prvků. Výchozí 3D modely protézy byly získány od společnosti OTM GmbH. Cílem práce bylo vytvoření modifikací geometrie s cílem zvýšit její vhodnost pro analýzu metodou konečných prvků. 3D modely proximálního radia byly vytvořeny na základě CT snímků. Následně byla vytvořena sestava kosti a implantátu. Byly určeny síly působící na proximální radius simulující reálné podmínky zatížení. Následně byla v programu Abaqus provedena analýza konečných prvků, která zkoumala rozhraní kosti a implantátu. Rozhraní bylo modelováno jako kontaktní problém pro studium rozložení napětí a potenciálních míst selhání kosti nebo implantátu. Výsledky analýzy konečných prvků poskytly cenné poznatky o chování protézy na rozhraní kost-implantát. Zjištění byla vyhodnocena a použita k návrhu zlepšení konstrukce, čímž se zvýšila funkčnost a bezpečnost protetického implantátu.This thesis presents the design and optimization process of a radial head prosthesis using finite element analysis. The initial 3D models of the prosthesis were obtained from the company OTM GmbH. The core of the paper involved creating modifications to the geometry to enhance its suitability for finite element analysis. 3D models of the proximal radius were generated from CT images. Concurrently, an assembly of the bone and the implant was created. Forces acting on the proximal radius were identified to simulate real-life loading conditions. Subsequently, finite element analysis was conducted in Abaqus to investigate the bone-implant interface. The interface was modelled as a contact problem to study the stress distribution and potential failure points within the bone and the implant. The results of the finite element analysis provided valuable insights into the performance of the prosthesis at the bone-implant interface. The findings were evaluated and used to propose design improvements, enhancing the prosthetic implant's functionality and safety.