Методологія скінченно-елементного аналізу функціональності індивідуальних ревізійних ендо-протезів колінного суглоба на основі даних комп'ютерної томографії

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorОвчаренко, Є. І.
dc.contributor.authorКрищук, М. Г.
dc.date.accessioned2026-02-13T13:28:39Z
dc.date.available2026-02-13T13:28:39Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractРозглядається ревізійне протезування стегнової кістки колінного суглобу з використанням індивідуальних протезів, виготовлених на базі титанового сплаву за допомогою адитивних технологій 3D друку. Актуальною проблемою є забезпечення оптимальної сумісності геометричної форми протезу з анатомічними особливостями пацієнта, що мінімізує ризик ускладнень та підвищує довговічність конструкції. Існуючі стандартизовані протези часто не враховують індивідуальних відмінностей, що може призвести до ускладнень та підвищеного зносу компонентів. Метою дослідження є розробка та апробація методики перевірки несучої спроможності ревізійного протезу, створенням ряду індивідуальних імітаційних моделей конструкцій металоостеосинтезу для типового випадку ревізійного протезування з подальшим порівнянням їх напружено деформованого стану та напружень у зоні контакту з двошаровою біологічною моделлю кістки. Було виконано збір геометричних характеристик кісток 15 пацієнтів за допомогою комп'ютерної томографії у форматі DICOM, з подальшим спрощенням моделей та форматуванням у .stl файли. Для одного з пацієнтів змодельовано 4 варіанти індивідуальних протезів типових розмірів та форм. Чисельні розв’язки прикладних задач біомеханіки були виконані за допомого програмного комплексу Ansys Student 2024 R2. Отримано кількісні показники напружень на ендопротезі, напружень в зоні контакту та максимальних переміщень біомеханічної системи “кістка-протез”. Результати дослідження можуть бути використані в ортопедичній практиці для підбору оптимальної геометричної форми ендопротезу з метою покращення ефективності ревізійного протезування колінного суглобу.
dc.description.abstractotherRevision femoral knee joint replacement using patient-specific prostheses manufactured from titanium alloy via additive 3D printing technologies is considered. A relevant problem is ensuring optimal geometric compatibility of the prosthesis with the patient’s anatomical features, which minimizes the risk of complications and increases the longevity of the implant. Existing standardized prostheses often fail to account for individual variations, which can lead to complications and increased wear of components. The aim of this study is to develop and validate a methodology for assessing the load-bearing capacity of revision prostheses by creating a series of patient-specific simulation models of metal constructions for a typical revision case, followed by comparison of their stress-strain state and contact stresses with a two-layer biological bone model. Geometric data from 15 patients were collected using computed tomography in DICOM format, followed by model simplification and conversion into .stl files. For one patient, four variants of patient-specific prostheses with typical dimensions and shapes were modeled. Applied biomechanics problems were solved using the Ansys Student 2024 R2 software package. As a result, quantitative indicators of prosthesis stresses, contact zone stresses, and maximum displacements of the bone-prosthesis system were obtained. The study results can be used in orthopedic practice to select the optimal prosthesis geometry for improving the effectiveness of revision knee joint replacement.
dc.format.pagerangeP. 210-221
dc.identifier.citationОвчаренко, Є. І. Методологія скінченно-елементного аналізу функціональності індивідуальних ревізійних ендо-протезів колінного суглоба на основі даних комп'ютерної томографії / Є. І. Овчаренко, М. Г. Крищук // Mechanics and Advanced Technologies. – 2025. – Vol. 9, No. 2(105). – P. 210-221. – Bibliogr.: 14 ref.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2521-1943.2025.9.2(105).336223
dc.identifier.orcid0009-0009-8478-1871
dc.identifier.orcid0000-0002-0662-9147
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78790
dc.language.isouk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
dc.publisher.placeKyiv
dc.relation.ispartofMechanics and Advanced Technologies, Vol. 9, No. 2(105)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectревізійне протезування
dc.subjectіндивідуальні ендопротези
dc.subjectколінний суглоб
dc.subjectанатомічна сумісність
dc.subject3D моделювання
dc.subjectпружно-деформований стан
dc.subjectміцність
dc.subjectконтактні напруження
dc.subjectнесуча спроможність
dc.subjectrevision arthroplasty
dc.subjectpatient-specific prostheses
dc.subjectknee joint
dc.subjectanatomical compatibility
dc.subject3D modeling
dc.subjectelastic-deformed state
dc.subjectstrength
dc.subjectcontact stress
dc.subjectload-bearing capacity
dc.subject.udc519.6-539.3-612.7-617-620
dc.titleМетодологія скінченно-елементного аналізу функціональності індивідуальних ревізійних ендо-протезів колінного суглоба на основі даних комп'ютерної томографії
dc.title.alternativeFinite element analysis methodology of patient-specific revision knee endoprostheses based on computed tomography data
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
210-221.pdf
Розмір:
1.79 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Mechanics and Advanced Technologies, Vol. 9, No. 2 (105)