Historia modelowania biomechanicznego ramienia

Transkrypt

1

2 Historia modelowania biomechanicznego ramienia 1. Pronk, Van der Helm (1991)- 3D model ramienia ze strukturami morfologicznymi mięśni i stawów. Ostatnio powiększono reprezentację ramienia o łokieć oraz połączenia przedramienia 2. Happee (1992) badania nad sterowaniem mięśni ramienia. Nowa metoda optymalizacji dla symulacji dynamiki odwróconej. 3. Rozendaal (1997) teoretyczne badania nad stabilnością stawu ramienia 4. Stroeve (1998) użycie SNN do modelowania roli centralnego układu nerwowego w sterowaniu ruchem ramienia. 5. Brouwn (2000) eksperymentalny zapis danych podczas 6. Erwin de Vlugt (od 1998) dużą różnorodność warunków postaw i ruchu. Używał manipulatora 2DOF

3 Model biomechaniczny ramienia Struktura szkieletu ramienia kinematycznie zamknięty i połączony ze sobą łańcuch kości, które łączą górne ramię do tułowia. Kości: Obojczyk Łopatka Połączenia elementów ramienia: połączenie mostkowo-obojczykowe połączenie wyrostka barkowego łopatki i obojczyka połączenie panewka-kość barkowa

4 Model biomechaniczny ramienia Definicja lokalnego układu współrzędnych do przeprowadzenia analizy kinematycznej: Ys Ys Xs Xs AA Zs Zs

5 Model biomechaniczny ramienia Obroty klatki piersiowej Yt Yt Zt Zt Yt Zt Xt Xt Xt Obrót w tył skręcanie Ruch poprzeczny

6 Model biomechaniczny ramienia Obroty obojczyka Yc Zc Yc Zc Yc Zc Xc Xc Xc wysunięcie/cofnięcie podniesienie obórt wokół osi

7 Model biomechaniczny ramienia Obroty kości barkowej Yh Yh Yh Xh Zh Xh Zh Xh Zh płaszczyzna podniesienia kąt podniesienia obrót kątowy

8 Model biomechaniczny ramienia Biomechaniczna struktura ramienia, składająca się z 4 części.

9 Kręgosłup

10 Model biomechaniczny kręgosłupa Rola kręgosłupa: ochrona rdzenia kręgowego ochrona narządu ruchu narząd podpory ciała

11 KRĘGI

12 Więzadła

13 Rdzeń kręgowy Nerw rdzeniowy Więzadło ząbkowe Opona miękka Opona pajęcza Przestrzeń podpajęczynówkowa Przestrzeń podtwardówkowa Opona twarda

14 Biomechanika rdzenia kręgowego wg Brieg a Zachowanie się rdzenia w kanale kręgowym podczas zgięcia i przeprostu.

15 RDZEŃ KRĘGOWY - FUNKCJE Przesyła bodźce do mięśni Przewodzi impulsy z i do mózgu Unerwia skórę, mięśnie, gruczoły, układ naczyniowy Znajdują się w nim ośrodki odruchów bezwarunkowych

16 RDZEŃ KRĘGOWY - USZKODZENIE PARAPLEGIA niepełne albo całkowite uszkodzenia rdzenia kręgowego czyli paraliż dolnej połowy ciała, albo porażenie wszystkich kończyn (paraliżem ciała od szyi w dół), zależnie od tego, na jakiej wysokości wystąpiło uszkodzenie: w regionie piersiowo-lędźwiowym czy szyjnym.

17 RDZEŃ KRĘGOWY PO URAZIE bardzo szybko dochodzi do martwicy rdzenia, rozwoju tkanki glejowej, która jest tkanką bliznowatą, zamykającą możliwość regeneracji, regeneracja wokół rdzenia też istnieje, ale jest ona bardzo wolna i śladowa, a rozwój gleju jest tak szybki, że uniemożliwia przerosty regenerujących się włókien nerwowych.

18 Komórki macierzyste

19 RDZEŃ KRĘGOWY TERAŹNIEJSZOŚĆ Jakub Tokarz (26 l.) młodzieżowym mistrzem Polski w judo.

20 Model biomechaniczny kręgosłupa Ruchy kręgów w kręgosłupie Siły dziłające na kręgosłup Statyczne: Ciężar głowy Ciężar ramion Ciężar tułowia Momenty występujące przy zakłóceniu symetrii strzałkowej ciała Dynamiczne: Siły bezwładności Siły odśrodkowe

21 Model Stotte a Q t - cięażr głowy i karku oraz tułowia P p - siła wywierana przez ciśnienie w poddbrzuszu Q l - cięażr ramion działających przez staw ramienny, P x - siła prostowników grzbietu P m - składowa siły wzdłużnej mięśni brzucha Ps, Pc - składowe siły w krążku międzykręgowym (styczna, kompresji) [wg. Stotte a] P x dx + P p dp= Q l dl ± Q t dt+p m dm Pc=(Ql+ Qt)cosa + Px Pp +Pm Ps=(Ql+ Qt)sina

22 Model obciążeniowy odcinka lędźwiowego wg Schultza

23 1 11 sin sin F F F F x r r F F F F F sin F Fz y ir il kr kl s Fc Fp F F F F F F F F cos F F cos ir il mr kr ml kl xr 1 1 M d F d F F d F F d F F M y x yp p ym mr ml yx xr xl yl r l dxm cos x Fmr Fml d xx Fxr Fxl d x1 F1r F1l Fkr Fkl cos x0 Fir Fil cos xl 1r 1l cos M d F F sin x F F sin x F F sin z yl r kr kl il ir Równoważniki mięśniowe: F mr brzucha, F kr i F ir wewnętrzne i zewnętrzne skośne brzucha, F r prostownik kręgosłupa, F xr grzbietowy szerszy, F c,f r,f s reakcje składowe obciążeń kręgu: F c - siła ściskająca trzon kręgu prostopadła do jego powierzchni, F s - siła styczna do powierzchni kręgu, F r - siła reakcji kręgu na boczny skręt, działąjca w osi x.

24 ZMIANY W OBSZARZE KRĘGOSŁUPA CZŁOWIEKA Złamania Dyskopatia Zniekształcenia Osteoporoza Zwyrodnienia

25 Dysk normalny Dysk zdegenerowany Dysk wybrzuszony Dysk wpadnięty Przykładowe zmiany chorobowe elementów kręgosłupa Dysk o zmniejszonej wysokość Dysk zdegenerowany z osteofitami

26 O S T E O P O R O S I S

27

28 Model FEM dynamicznego stabilizatora kręgosłupa

29 Przednia spondylodeza metodą endoskopową

30

31

32

33

34

35 100 m 100 m Analiza mikroskopowa pręta S1: a) ubytki korozyjne na powierzchni pręta, b) początki procesów korozyjnych zachodzących w miejscach mechanicznego uszkodzenia powierzchni

36 30 m b) 50 m

37 50 m Analiza mikroskopowa pręta S2: a) wżery i zarysowania na powierzchni pręta, b) rozwój korozji międzykrystalicznej po granicach ziaren austenitu. 20 m

38 wnioski

39