Numerické simulace oční struktury v průběhu endoskopického zákroku
Numerical simulation of the eye structure under endoscopic treatment
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Jarno Matti Juhani Mastomäki
Vedoucí práce
Hošek Jan
Oponent práce
Šepitka Josef
Studijní obor
Přístrojová a řídicí technikaStudijní program
Strojní inženýrstvíInstituce přidělující hodnost
ústav přístrojové a řídící technikyPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Tato magisterská diplomová práce vznikla pro České vysoké učení technické, dále ČVUT. Univerzita ČVUT patří mezi přední univerzity technického zaměření v České republice, a je situována v jejím hlavním m ěstě, v Praze. Účelem této diplomové práce byl výzkum napětí a deformací lidského oka a hlavice endoskopu průběhu endoskopických lékařských zákroků. Výsledky výpočtů budou dále použity při vývoji dalších lékařských nástrojů užívaných k oftalmologickým operačním zákrokům. V průběhu vývoje nového, kompaktnějšího lékařského endoskopu, který by disponoval lepší rozlišovací schopností se vynořil problém potýkající se odolností samotného endoskopického nástroje. Mohlo by se stát, že nástroj by nemusel být dostatečně odolný k tomu, aby zvládl některé extrémní podmínky zatížení, které mohou nastat v průběhu operace vedené volnou rukou oftalmochirurga. Právě z tohoto důvodu bylo třeba provést výzkum, který by zodpověděl otázky, jaké zatížení mohou ony kritické části nástroje unést v průběhu operace tak, aby bylo možné optimalizovat jejich navržení bez toho, aniž bychom museli dělat kompromis mezi požadovanými kvalitami a pevností nástroje. V průběhu oftalmologického operačního zákroku je lidské oko penetrováno jemnou jehlou endoskopu, a to za účelem vizuálního prozkoumání vnitřních části oční bulvy. Výkonný operatér potřebuje v tento moment pohybovat endoskopem uvnitř oka, a to všemi směry tak, aby mohl jasně vidět všechny kritické části orgánu, které z pohledu operatéra potřebuje. Ačkoliv je lidské oko velice křehký orgán, a proto potřebuje výjimečně obezřetnou péči při operacích, mohou se uvnitř oční bulvy vyskytovat takové síly, které jsou dostatečně vysoké na to, aby došlo k mechanickému poškození nejjemnějších součástek struktury operačního nástroje - endoskopu. Jedním ze stěžejních problémů tohoto výzkumu byl fakt, že samotný nástroj je využívaný napřímo rukou operatéra, a proto byl rozsah provozního zatížení velice široký a těžko definovatelný. Tato diplomová práce je rozdělena do šesti hlavních kapitol. V první části se nachází zevrubný a obsažný úvod do problematiky tohoto tématu. V části druhé je pokryta teorie matematického modelu lidského oka, resp. oční bulvy. Ve třetí části je shrnut konkrétní model se všemi jeho detaily, zatímco ve čtvrté části jsou již popisovány výsledky samotného modelování. V páté části jsou popsány výsledky modelací a výsledky dosažené měřením. V šesté, závěrečné části jsou srovnávány naše dosažené výsledky s dříve publikovanými výsledky v související odborné literatuře. This thesis work was assigned by Czech Technical University in Prague, further CTU. It is a leading technical University in the Czech Republic, located in the capital of the country, Prague. The purpose of this study was to investigate the stresses and displacements in the human eye and instrument during endoscopy. The results of the calculations will be used on developing the instrument for ophthalmic operations. While developing a new, more compact instrument with a better resolution image, a new problem aroused from the endurance point of view. The instrument might be not robust enough to handle some extreme conditions while being operated freehand by the surgeon. Therefore, there was a need to study how much the critical parts can hold a load during the operation in order to optimise the design without having to compromise between the wanted qualities and strength. During the ophthalmic operation, the eye is penetrated by a needle-like endoscope to visually study the inner parts of the eye. The surgeon needs to move the endoscope inside the eye in all directions in order to see all the critical parts for the operational point of view. Even though the human eye is a very fragile organ and therefore requires extreme care during the surgical procedure, there might occur some forces high enough to damage the weakest parts of the instrument structure. One of the main problems in this study was that the tool is operated directly by the surgeon's hand, and therefore, the range of operational loading was wide and hard to define. This work is divided into six main sections. First part encloses the introduction to the topic. The second part covers the theory of building the mathematical model of the human eye. The third part reviews the actual model and its details, while the fourth part is dedicated to the experimental measurements. Results of the modelling and measurements are presented in the fifth part. In the sixth part, we discuss the results and compare them to the previously published results in related literature.
Kolekce
- Diplomové práce - 12110 [166]