Comparison between the Range of Movement Canine Real Cervical Spine and Numerical Simulation ? Computer Model Validation

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F62157124%3A16170%2F17%3A43876034" target="_blank" >RIV/62157124:16170/17:43876034 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/68407700:21220/17:00314760 RIV/00064173:_____/17:N0000098

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Porovnání rozsahu pohybu reálné krční páteře psa s počítačovou simulací ? validace počítačového modelu.

Original language description

Úvod Ve vývoji nových nebo modifikaci stávajících chirurgických metod léčby páteře je nedílnou součástí experimentů ex vivo posouzení mechanických kinematikých i dynamických vlastností vytvořených konstrukcí. Cílem této studie bylo vytvořit vhodně validovaný počítačový model krční páteře psa za účelem získání nástroje bazálního výzkumu pro chirurgické aplikace v oblasti krční páteře. Pes je v tomto případě výhodným modelem z důvodu existence obdobných onemocnění krční páteře u některých plemen psů a lidí. Získaný model lze také využít ve výzkumu a klinické práci v oblasti veterinární medicíny. Materiál a metodika Pro vytvoření 3D modelu páteře bylo provedeno skenování krční páteře dobrmana na multidetektorovém počítačovém tomografu LightSpeed 16 (GE, Milwauke, USA). Data byla přenesena do programu Mimics 12 (Materialise HQ, Belgie), kde byly ze série CT snímků pomocí prahování segmentovány jednotlivé obratle. Geometrie obratlů byla exportována do programu Rhinoceros (McNeel North America, USA) k modelování a následně byla specializovaným programem Abaqus (Dassault Systemes, Francie) sledována odezva modelovaného systému fyziologické páteře na vnější zatížení metodou konečných prvků (MKP). Všechny výpočtové MKP simulace byly uvažovány jako nelineární kontaktní statické úlohy. V MKP analýzách byly sledovány velikosti úhlů mezi jednotlivými segmenty páteře v závislosti na provedené ventroflexi/dorziflexi. K validaci počítačových dat byly použity latero-laterální rentgenogramy krční páteře psů velkých plemen bez klinicky zjevných známek onemocnění krční páteře. Rentgenogramy byly zhotoveny v rozsahu pohybu krční páteře ve třech polohách: neutrální, maximální ventroflexe a maximální dorziflexe. Na rentgenogramech byly změřeny úhly sklonu jednotlivých obratlů ve sledovaných polohách páteře a prorovnány s hodnotami získanými v MKP analýzách počítačového modelu. Výsledky Z výsledků je patrné, že model fyziologické páteře testovaný metodou konečných prvků má velmi podobné mechanické chování jako fyziologická páteř psa. Největší zjištěný rozdíl mezi výslednými hodnotami byl pro dorziflexi segmentu C6-C7, respektive pro ventroflexi segmentu C4-C5. Závěr Porovnáním hybnosti krční páteře ve směru ventroflexe/dorziflexe na rentgenogramech reálných modelů se simulovaným počítačovým modelem metodou konečných prvků bylo zjištěno dosažení velmi dobré shody výsledků s minimální odchylkou. Lze tak pro další experimentální práce, jako prvotní pilíř základního výzkumu, využít takto validovaný počítačový model s předpokladem, že výsledky analýz metodou konečných prvků budou zatíženy pouze zanedbatelnou chybou. Počítačový model je z druhé strany pouze zjednodušeným systémem a v porovnání s reálnou situací nemůže plně zhodnotit dynamiku působení sil v čase, jejich proměnlivost a také individuální ovlivnění ze strany podpůrných tkání skeletu. Z výše uvedeného je patrné, že je potřeba zachovat určitou zdrženlivost při interpretaci získaných výsledků.

Czech name

Porovnání rozsahu pohybu reálné krční páteře psa s počítačovou simulací ? validace počítačového modelu.

Czech description

Úvod Ve vývoji nových nebo modifikaci stávajících chirurgických metod léčby páteře je nedílnou součástí experimentů ex vivo posouzení mechanických kinematikých i dynamických vlastností vytvořených konstrukcí. Cílem této studie bylo vytvořit vhodně validovaný počítačový model krční páteře psa za účelem získání nástroje bazálního výzkumu pro chirurgické aplikace v oblasti krční páteře. Pes je v tomto případě výhodným modelem z důvodu existence obdobných onemocnění krční páteře u některých plemen psů a lidí. Získaný model lze také využít ve výzkumu a klinické práci v oblasti veterinární medicíny. Materiál a metodika Pro vytvoření 3D modelu páteře bylo provedeno skenování krční páteře dobrmana na multidetektorovém počítačovém tomografu LightSpeed 16 (GE, Milwauke, USA). Data byla přenesena do programu Mimics 12 (Materialise HQ, Belgie), kde byly ze série CT snímků pomocí prahování segmentovány jednotlivé obratle. Geometrie obratlů byla exportována do programu Rhinoceros (McNeel North America, USA) k modelování a následně byla specializovaným programem Abaqus (Dassault Systemes, Francie) sledována odezva modelovaného systému fyziologické páteře na vnější zatížení metodou konečných prvků (MKP). Všechny výpočtové MKP simulace byly uvažovány jako nelineární kontaktní statické úlohy. V MKP analýzách byly sledovány velikosti úhlů mezi jednotlivými segmenty páteře v závislosti na provedené ventroflexi/dorziflexi. K validaci počítačových dat byly použity latero-laterální rentgenogramy krční páteře psů velkých plemen bez klinicky zjevných známek onemocnění krční páteře. Rentgenogramy byly zhotoveny v rozsahu pohybu krční páteře ve třech polohách: neutrální, maximální ventroflexe a maximální dorziflexe. Na rentgenogramech byly změřeny úhly sklonu jednotlivých obratlů ve sledovaných polohách páteře a prorovnány s hodnotami získanými v MKP analýzách počítačového modelu. Výsledky Z výsledků je patrné, že model fyziologické páteře testovaný metodou konečných prvků má velmi podobné mechanické chování jako fyziologická páteř psa. Největší zjištěný rozdíl mezi výslednými hodnotami byl pro dorziflexi segmentu C6-C7, respektive pro ventroflexi segmentu C4-C5. Závěr Porovnáním hybnosti krční páteře ve směru ventroflexe/dorziflexe na rentgenogramech reálných modelů se simulovaným počítačovým modelem metodou konečných prvků bylo zjištěno dosažení velmi dobré shody výsledků s minimální odchylkou. Lze tak pro další experimentální práce, jako prvotní pilíř základního výzkumu, využít takto validovaný počítačový model s předpokladem, že výsledky analýz metodou konečných prvků budou zatíženy pouze zanedbatelnou chybou. Počítačový model je z druhé strany pouze zjednodušeným systémem a v porovnání s reálnou situací nemůže plně zhodnotit dynamiku působení sil v čase, jejich proměnlivost a také individuální ovlivnění ze strany podpůrných tkání skeletu. Z výše uvedeného je patrné, že je potřeba zachovat určitou zdrženlivost při interpretaci získaných výsledků.

Type

J_imp - Article in a specialist periodical, which is included in the Web of Science database

CEP classification

—

OECD FORD branch

40301 - Veterinary science

Project

—

Continuities

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Publication year

2017

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Name of the periodical

Acta Chirurgiae Orthopaedicae et Traumatologiae Cechoslovaca

ISSN

0001-5415

e-ISSN

—

Volume of the periodical

84

Issue of the periodical within the volume

2

Country of publishing house

CZ - CZECH REPUBLIC

Number of pages

5

Pages from-to

133-137

UT code for WoS article

000400881500009

EID of the result in the Scopus database

—