|
|
Computational modeling of the interaction of flowing blood with the artery tube with the atheroma
Freiwald, Michal ; Jagoš, Jiří (referee) ; Švancara, Pavel (advisor)
Předložená diplomová práce se zabývá interakcí mezi proudící krví a krční tepnou, obsahující aterosklerotický plat, za pomoci konečnoprvkové fluid-structure interaction analýzy. První část práce obsahuje souhrn teoretických poznatků, sestávající z kardiovaskulárního systému, cév, souvisejících konstitutivních modelů, reologie krve a úvodu do teorie proudění. Dále je v práci obsažen stručný souhrn současného poznání výpočtového modelování v této oblasti, s důrazem na strukturní a fluid-structure interaction analýzy v oblasti krční tepny, a na použité konstitutivní modely. Experimentální část se soustředí na tvorbu zjednodušeného modelu krční tepny, obsahující aterosklerotický plat, a na tvorbu odpovídajícího modelu krve. Oba modely poté společně vstupují do fluid-structure interaction analýzy, která si klade za cíl pochopit důsledky pulzujícího toku krve na stěnu tepny a na růst aterosklerotického plátu; primárními zkoumanými veličinami jsou první hlavní napětí na stěně tepny, celková deformace stěny tepny, časově zprůměrovaná hodnota smykového napětí na stěně tepny a oscilační smykový index. Všechny výsledky jsou porovnány napříč několika typy analýz, tak aby bylo možné zhodnotit rozdíly a důsledky zvoleného přístupu. Součástí práce je také zjednodušená parametrická studie, která porovnává vliv rostoucího procenta stenózy na vyhodnocované veličiny. V poslední částí práce jsou zhodnoceny výsledky, její limitace a další možnosti výzkumu v této oblasti.
|
|
|
Flow through the artifitial heart valve
Šedivý, Dominik ; Pochylý, František (referee) ; Fialová, Simona (advisor)
The presented thesis solves a flow through the artificial heart valves. The thesis concerns with a historic development of mechanical heart valves and their basic parameters. It also includes a short research about Dynamic mesh module, which is contained within ANSYS Fluent. An experiment with a real mechanical heart valve was done within the diploma thesis and obtained data were compared with physiological ones. One part of this work was a design of 3D model of real heart valve replacement. The model was used for fluid dynamic computations using the Dynamic mesh of ANSYS Fluent software. In the end are the results of experimental part and numerical solutions used for few suggestions that could improve the function of the artificial heart valve.
|
|
|
Computational modelling of heart contraction
Vaverka, Jiří ; Polzer, Stanislav (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
This thesis aims to determine the impact of slowed myocardial conduction velocity and depressed myocyte contractility on the duration of isovolumic contraction time (ICT) of the left ventricle by carrying out simulations using finite element method. A 3D finite element model enabling to simulate both physiological and pathological states of myocardium was created. The model is based on simplified ellipsoidal geometry and accounts for anisotropic behavior of myocardium, its asynchronous contraction and variations in the arrangement of muscle fibers. Slowing of conduction velocity to a half of its physiological value resulted in prolongation of ICT by 27 %; slowing of shortening velocity of myocytes by the same percentage prolonged ICT by 73 %. It is therefore concluded that ICT can be much more prolonged due to depressed contractility than due to conduction slowing. The presented results give an idea of the extent to which ICT can be prolonged due to depressed contractility and conduction slowing and therefore can be useful in identifying the causes of decreased myocardial performance in heart disease.
|
|
|
Stress analysis of the total hip joint endoprosthesis head under oblique loading
Janovský, Martin ; Janíček, Přemysl (referee) ; Fuis, Vladimír (advisor)
This diploma thesis is concerned with the stress analysis of the total hip joint endoprosthesis ceramic head under oblique loading. Load was obtain from experimental in vivo measurement on three patients, whereas two of them was the same weight. As input variables were use contact forces, especially knee bend and standing on one leg. Furthermore they will be considered shape deflections from ideal cone, especially circle deviation, cone deviation and cone plus circle deviation together.
|
|
|
Computational modelling of mechanical tests of animal cell
Orlová, Lucie ; Fuis, Vladimír (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
Předkládaná diplomová práce se zabývá stavbou živých živočišných buněk a jejich odezvou na mechanické zatěžování. Zobecněným zaměřením práce je popis mechanického chování buňky nejenom ve fyziologickém, ale i v patologickém stavu. Výchozím předpokladem pro úspěšné řešení zadané úlohy je vysoce interdisciplinární přístup kombinující výpočtové přístupy mechaniky těles (v~tomto případě metodu konečných prvků) s lékařským výzkumem. Nejdůležitějším bodem při tvorbě výpočtového modelu, pomocí něhož je možné aproximovat chování živé buňky při zatížení, je zejména identifikace mechanicky významných komponent a~jejich materiálových parametrů. V tomto případě jsou jako mechanicky význačné identifikovány spojité součásti jádro, membrána a cytoplazma, které jsou nově propojeny s prvky diskrétními (mitochondriální sítí) v hybridním modelu, jehož platnost je ověřena pomocí experimentálních dat. Tento model slouží jako podklad k vyhodnocení míry vlivu mitochondrií na celkovou tuhost buňky.
|
|
|
Stress-strain analysis of mandible with applied fixator due to the missing bone tissue
Fňukal, Jan ; Valášek, Jiří (referee) ; Marcián, Petr (advisor)
This thesis deals with the fixation of lower jaw with bone tissue defect using commercially produced fixator. Large defects of bone tissue are mainly caused due to the removal of bone tissue affected by tumor. These topics have been researched on the basis of the literature. Subsequently, stress strain analysis of the lower jaw with the applied fixation plate was performed. This analysis was solved by using computational modeling with variational approach, ie the finite element method. The work also describes in detail the procedure of creating model of geometry, model of material, model of boundary conditions and loads with subsequent solution of several computational models. The stress strain analysis was done for lower jaw with varying size of the removed bone tissue with applied reconstruction plate made of CP-Ti Grade 4 and for the lower jaw with the plate, which is made of -Ti-Mo. Finally, the influence of the mechanical properties of the callus during formation of new bone tissue (callus healing) on the stress and deformation of the solved system was evaluated.
|
|
|
Stress-strain analysis of tumorous total endoprosthesis of hip joint
Vystrk, Tomáš ; Konvalinka, Jan (referee) ; Marcián, Petr (advisor)
Tumorous total endoprosthesis of hip joint is used for reconstruction of the limb affected by bone tumor and to regain its functnion. Longterm load conditions must be considered by the reconstruction and the joint mobility must be enabled. Suitability of the endoprosthesis depends on its construction considering shape, material and with this related mechanical properties. This thesis deals with creation of computational model and stress-strain analysis of tumorous total endoprosthesis of hip joint. There are two different types of endoprosthesis modeled in this thesis, each with three different length of resected bone replacement. Based on stress-strain analysis an assessment of possible limit states is made.
|
|
|
Biomechanical Studies of Facial Bone
Valášek, Jiří ; Janíček, Přemysl (referee) ; Horyl, Petr (referee) ; Florian, Zdeněk (advisor)
Presented work deals with Biomechanical study of the facial skeleton. This work is focused on the fixation of the mandible after removal of a tumor from affected bone tissue. The aim of the work is to perform biomechanical study of the facial skeleton with subsequent detailed stress strain analysis of two mandible implants designed and manufactured for specific patients. The geometry model of mandible used for design of mandible implants and used for computational modelling has been obtained on the basis of CT data of two patients. A Theoretical-Clinical sub-study that deals with the comparison the CT data processing which is necessary for creating the model of geometry is a part of the thesis. Two models of mandible with applied mandible implant have been created for two specific patients with tumorous mandible bone tissue. Stress strain analysis has been performed for these two models. Results of the stress strain analysis of two models of mandibles with mandible implants are presented in the final chapters of the thesis. Findings of the biomechanical study have been published and applied in clinical practice.
|
|
|
Strain-stress analysis of fixed bone of foot
Zapletal, Jakub ; Fuis, Vladimír (referee) ; Návrat, Tomáš (advisor)
This diploma thesis deals with analysis of the rigidity of different variations of foot fixations. In the thesis there is a description of elementary anatomy of foot and its patology. Furthermore the possible corrections of hallux deformities and chosen fixators are described. The problem of analysis is soluted by the method of finite elements. The thesis also includes steps of geometery model creation based on 3D scanning. Three differents types of fixations are compared in this thesis and each of them is created in two different levels of details. There is a comparation, analysis of final solutions and chosen influences on the rigidity in the conclusion.
|
|
|
Biomechanical Study of Cranial Implants
Chamrad, Jakub ; Henyš,, Petr (referee) ; Fuis, Vladimír (referee) ; Florian, Zdeněk (advisor)
Tato práce s názvem Biomechanická studie lebečních implantátů se zabývá především výpočtovým modelováním jak nepoškozené lebky, tak i lebky s defektem a lebečním implantátem. Přístup řešení pro vyhodnocování deformačně-napěťových stavů systému lebka-implantát-fixační prvky byl prováděn pomocí výpočtového modelování metodou konečných prvků. Pro validní analýzy a interpretaci výsledků je třeba zvolit vhodnou úroveň výpočtových modelů. Výběr úrovně výpočtového modelu je z tohoto důvodu zásadním problémem, kterému jsou věnována značná část této práce. Bylo prokázáno, že volba úrovně má přímý vliv na hodnoty zkoumaných biomechanicky významných parametrů. Dalším faktorem, který ovlivňuje chování lebečního implantátu a jeho funkčnost, je rozměrová přesnost vyrobené kostní náhrady. Bylo pozorováno, že i malá rozměrová odchylka může způsobit změnu deformačně-napěťových stavů na lebce se zavedeným implantátem a způsobit tak rizikovou situaci z pohledu selhání implantátu nebo jeho fixace. Především způsob fixace implantátu bývá rizikový a snižuje spolehlivost implantátu. Je proto vhodné se na tuto oblast zaměřit a navrhnout možné způsoby zlepšení stávajících postupů nebo navrhnout nové způsoby fixace. Jedním ze zlepšení metody fixace implantátu k lebce může být použití hydroxyapatitového potahu na kontaktním rozhraní kost-implantát. To by mělo vést k oseointegraci, což je požadovaný efekt, který byl v této práci výpočtově modelován a vyhodnocován.
|
guest ::
