|
|
Analýza zbytkových napětí ve stěně tepny
Novák, Kamil ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním vlivu zbytkového napětí v idealizované geometrii cévy a následnou aplikací dosažených poznatků na aneurysma břišní aorty. Z hlediska kvality výpočtového modelu bylo dosaženo zpřesnění v podobě snížení nejistot, které jsou do výpočtového modelu vneseny bez uvažování vlivu zbytkového napětí. Pro každou úroveň výpočtového modelu byl splněn základní předpoklad snížení výrazných rozdílů napětí mezi vnitřní a vnější stěnou cévy. Metody, které byly použity, jsou: deformační metoda, inverzní mechanika velkých deformací, fiktivní teplota – a to jak pro lineárně elastický materiál, tak hyperelastický materiál definovaný daným konstitutivním modelem. Numerické ověření bylo realizováno pomocí programu ANSYS.
|
|
|
Využití experimentů pro zlepšení úrovně konstitutivních modelů tkání aortálních výdutí
Man, Vojtěch ; Horný,, Lukáš (oponent) ; Rosenberg, Josef (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná práce se věnuje problematice aneurysmat břišní aorty (AAA) s přihlédnutím k možnosti využití mechanických zkoušek tkání aortálních výdutí ke zlepšení úrovně jejich konstitutivních modelů. Úvodní část se zabývá úvodem do problematiky, popisu struktury stěny zdravé aorty, jejím hlavním komponentám a degenerativním změnám, které vedou až ke vzniku AAA. Na tento úvod navazuje stručný exkurz do konstitutivního modelování, který se úzce zaměřuje na popis modelů používaných pro popis mechanického chování měkkých tkání. Teoretická část je poté doplněna užším výběrem konstitutivních modelů používaných pro modelování stěny aorty a intraluminálního trombu, společně s publikovanými výsledky, které jsou v závěru této části zhodnoceny a diskutovány. Stěžejní část práce je věnována zkouškám mechanických vlastností arteriálních tkání. Nejprve je představena metodika testování společně s popisem úprav, kterými prošlo vybavení laboratoře, společně s testovacím zařízením. Dále je pozornost zaměřena na výsledky mechanických zkoušek intraluminálního trombu, kde jsou prezentovány výsledky jak z jednoosých tahových zkoušek, tak i z ekvibiaxiálního testování a je zde vyšetřován vliv vzdálenosti ILT od krevního řečiště na mechanické vlastnosti trombu. Další oblast, které je věnována pozornost, je vyšetření vlivu elastázy na změnu mechanických vlastností prasečí aorty. V tomto případě jsou vzorky prasečích aort experimentálně testovány pouze pomocí dvouosých zkoušek a je zde analyzována doba působení elastázy na změnu mechanických vlastností tak, aby výsledná tkáň měla podobnou deformačně-napěťovou odezvu jako tkáň aneurysmatická. Na závěr jsou shrnuty dosažené výsledky experimentálního měření, limitace a také navrženy další možné směry výzkumu.
|
|
|
Návrh válcového přípravku pro určování směru výztužných vláken v aortě v jejím deformovaném stavu
Král, Martin ; Vaverka, Jiří (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá návrhem válcového přípravku, který umožňuje řízenou dvouosou deformaci válcového vzorku aorty. Tento přípravek je navržen pro určování směru kolagenních vláken v deformované aortě. Teoretická část práce je zaměřena zejména na popis struktury a mechanických vlastností stěny aorty. V návrhové části je pozornost věnována procesu návrhu válcového přípravku. Na závěr je na vyrobeném přípravku pro- vedena deformace válcového vzorku břišní aorty z vepře a je změřeno jeho přetvoření.
|
|
|
Deformačně napěťová analýza spojení tepny s cévní protézou
Hrubanová, Anna ; Švancara, Pavel (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce pojednává o anatomii a patologii tepen a možnosti jejich nahrazení cévními protézami. Nejprve se práce zabývá složením tepenné stěny a jejími mechanickými vlastnostmi. V další části jsou popsány biologické a mechanické vlastnosti syntetických cévních náhrad a jejich vliv na vhojování. Druhá část práce začíná nelineárním výpočtem deformace stěny tepny za použití zobecněného Hookova zákona. Nakonec je proveden analytický výpočet spojení tepny a cévní protézy s využitím teorie geometricky válcových momentových skořepin. Součástí je také popis omezení daného výpočtového modelu.
|
|
|
Návrh přípravku pro určování směru výztužných vláken v měkkých biologických tkáních v deformovaném stavu
Sodomka, Tomáš ; Vaverka, Jiří (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá určováním směrů kolagenních vláken v elastických arteriích. Prvním cílem je obecné seznámení s problematikou měkkých tkání se zaměřením na pojivovou tkáň, jejíž neodmyslitelnou složkou jsou kolagenní vlákna. Dále seznamuje s uspořádáním kolagenních vláken, jejich vlnitostí a jak vlnitost znemožňuje určit jejich směr. Druhým cílem této práce je návrh a v rámci možností test mechanického přípravku, který umožňuje natahovat čtvercový vzorek aorty do dvou na sebe kolmých směrů nezávisle na sobě až do relativního prodloužení 30 %. Přípravek je realizován tak, že natažený vzorek může být v deformovaném stavu ponořen do roztoku formaldehydu, který zajistí fixaci deformace. Následné histologické řezy vzorku poslouží pro určování globálních směrů kolagenních vláken v aortě. Přípravek natažením simuluje podmínky lidského či zvířecího těla, kde je aorta axiálně předepnuta a zároveň tlakem krve roztažena v radiálním směru.
|
|
|
Analýza vlivu uspořádání kolagenu na mechanické vlastnosti tepen
Novák, Kamil ; Daniel, Matej (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá Vlivem uspořádání kolagenu na mechanické vlastnosti tepen a je rozdělena do tří nejdůležitějších částí. Motivace pro tuto doktorskou práci byla ve studii revidující vliv modelu materiálu na výsledné napětí v AAA. Určení vlivu modelu materiálu bylo provedeno na 70 geometriích AAA, což o řád přesahuje množství geometrií použitých v jiných publikacích. Byly využity dva modely materiálu, tj. reálný a 100× tužší a výsledné hodnoty napětí byly porovnány. Bylo vyhodnoceno, že v analyzované skupině 70 pacientů existuje ~10 % pacientů, u kterých odchylka maximálního napětí od referenčního modelu přesahuje 20 %. Výsledky napětí mohou tedy být závislé na zvoleném modelu materiálu a je vhodné upřednostnit ten reálný, ačkoliv práce s ním je náročnější. Druhá oblast práce se věnuje identifikaci strukturních parametrů (orientaci a disperzi kolagenních vláken) z prasečí aorty pomocí upraveného algoritmu rychlé Fourierovy transformace. Získané strukturní parametry byly vloženy do dvouvrstvého strukturně motivovaného konstitutivního modelu Martufi-Gasser. Tento model byl validován a měl výborné predikční schopnosti. Nejpodstatnější z analýzy obrazu provedené na ~9000 mikrosnímcích je zjištění, že ve stěně zdravé prasečí hrudní aorty existuje jen jedna rodina kolagenních vláken s rozptylem, což boří dogma o dvou rodinách kolagenních vláken zavedené ve světové literatuře. Třetí část práce je věnována návrhu automatického algoritmu pro detekci lokálních směrů kolagenních vláken ze snímků pořízených pomocí polarizované mikroskopie na základě fázové korelace obrazu. Navrhnutý algoritmus byl verifikován a validován. Výsledkem algoritmu jsou histogramy orientací obsahující nesrovnatelně větší množství bodů, než umožňují jakákoli manuální měření. Limitací u původního algoritmu byl rozsah úhlů 0°–90° na základě principiálních omezení periodou intensity samotné polarizované mikroskopie. Závěr práce je věnován rozšíření zmíněného algoritmu na rozsah úhlů 0°–180°. Za tímto účelem bylo změněno nastavení mikroskopu a algoritmus byl podle tohoto nastavení přeprogramován. Původní i nový algoritmus jsou velmi rychlé, přesné a specifické pro opticky dvojlomné struktury. I přes veškerou snahu autora této dizertační práce zůstává otázka automatického měření vlnitosti kolagenních vláken přímo z výsledných histogramů zatím ve stádiu výzkumu.
|
|
|
Intraaortální balonková kontrapulzace
Žbánková, Alena ; Tannenberg,, Milan (oponent) ; Sekora, Jiří (vedoucí práce)
Práce se zabývá intraaortální balonkovou kontrapulzací, která slouží jako podpůrná metoda pro činnost selhávajícího srdce. V první části práce je popsán princip metody, její efekt a základní indikace a kontraindikace jejího použití. V druhé části práce je navržená metoda zrealizována v grafickém prostředí LabVIEW. Výstupem programu jsou detekované konce T vln pro inflaci balonku a R vlny pro jeho deflaci.
|
|
|
Analysis of direction dispersion of collagen fibers in soft tissues
Sádovská, Terézia ; Lisický, Ondřej (oponent) ; Turčanová, Michaela (vedoucí práce)
The bachelor thesis deals with the directional distribution of collagen fibres in soft tissues especially in arteries and tendons. The first part gives basic information about anatomy of human vascular system, particulary structure of the arteries. There are explained polarization microscopy principle of materials exhibiting birefringence. Further is described relation between direction of density and mechanical properties expresses as modulus in tensile. In the next section, we will be defined stress in arterial wall using linear stregth and stiffness. In the last part of thesis will be observed dispertion of collagen fibres in tendon. This dispertion is described by circular distribution Von Mises. At the end is evaluated how dispertion of collagen fibres effects mechanical properties of arteries.
|
|
|
Analýza možností analytického způsobu řešení deformačně napěťových stavů idealizovaných tvarů tepen
Turčanová, Michaela ; Burša, Jiří (oponent) ; Novák, Kamil (vedoucí práce)
Bakalářská práce pojednává o možnostech analytického způsobu řešení deformačně napěťových stavů tepen. Práce se nejprve zabývá přiblížením pojmů kardiovaskulárního systému a pojmů z mechaniky kontinua. Výpočet byl proveden jak analyticky, tak numericky v programu ANSYS. Byly využity přístupy nelineární teorie tenkostěnných a silnostěnných nádob se zahrnutím zbytkového napětí pomocí metody fiktivní teploty. Dále byla provedena analýza řešení aneurysmat břišní aorty pomocí lineární teorie. Součástí práce je stručný popis dalších metod z lineární teorie a metod o zahrnutí zbytkového napětí.
|
|
|
Vliv rychlosti deformace na deformačně-napěťové závislosti tkání aorty
Slažanský, Martin ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Práce se zabývá zhodnocením vlivu rychlosti zatěžování na deformačně napěťovou charakteristiku tkáně aorty, aby tak bylo možné odhadnout chybu hyperelastických modelů, které zanedbávají viskoelastické efekty, jež jsou typické pro měkké živočišné tkáně. Pomocí experimentu a následného vyhodnocení bylo zjištěno, že v rozsahu rychlosti zatěžování od 0,167 do 5,000 mm/s je vliv rychlosti zatěžování zanedbatelný. Odchylka při přechodu na konstitutivní model byla výrazně větší než odchylka mezi soubory dat lišících se různými rychlostmi deformace, což znamená, že použití deformačně napěťových křivek lišících se různými rychlostmi zatěžování v daném rozsahu na výsledný model nemá vliv. Jako nejlepší z uvedených výpočtových modelů se jeví hyperelastický model Yeoh za použití MKP.
|
host ::
RSS.