Моделювання імпланту узагальненої форми для ліктьового суглоба собаки

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorГільчук, А. В.
dc.contributor.authorДинник, Анна Вадимівна
dc.date.accessioned2026-02-23T13:11:20Z
dc.date.available2026-02-23T13:11:20Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність теми. Ліктьова дисплазія є патологією, що характеризується комплексом порушень розвитку, які призводять до витончення та дегенерації хряща. Кістки ліктьового суглоба не змикаються належним чином, що спричиняє нерівномірний розподіл навантаження на суглобову поверхню, викликаючи біль і кульгавість. У багатьох випадках лікування цієї патології потребує високотравматичних хірургічних втручань, зокрема тотальної заміни суглоба. Це підкреслює необхідність розробки менш інвазивних ортопедичних рішень, що дозволять знизити ризики для пацієнтів і покращити результати лікування. Зв’язок дослідження з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконано в рамках науково-дослідної роботи Laboratory for Mechanical Systems Engineering, Empa – Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology у межах проєкту ReSurf, присвяченого моделюванню та відновленню суглобових поверхонь. Автор брала участь у всіх етапах дослідження: від збору даних і моделювання до обробки результатів і підготовки наукових публікацій. Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є створення методики моделювання узагальненої форми анатомічних структур ліктьового суглоба собак, що слугуватиме основою для проєктування імплантів узагальненої форми для лікування ліктьової дисплазії. Для досягнення мети було визначено такі завдання: - Розробити алгоритм автоматизованої побудови анатомічних орієнтирів та вісі згинання-розгинання для стандартизації моделей ліктьового суглоба собак. - Створити програмний інструмент для вирівнювання та масштабування 3D-моделей кісток у єдиній системі координат. - Виконати морфометричний аналіз суглобових поверхонь та дослідити кореляції між основними параметрами. - Побудувати узагальнену модель вінцевого відростка ліктьової кістки з використанням методів сферичної інтерполяції та альфа-оболонок. - Оцінити точність моделі імпланту методом валідації. Об’єкт дослідження. Дистальний відділ ліктьового суглоба собак, медіальний вінцевий відросток ліктьової кістки. Предмет дослідження. Геометричні характеристики MCP, методи побудови анатомічних орієнтирів і 3D-моделювання форми імпланту. Методи дослідження. Застосовано комп’ютерну томографію для отримання STL-моделей, методи цифрової обробки даних (Python, Materialise) для виділення анатомічних орієнтирів і морфометричного аналізу. Для моделювання використано побудову контурів у сферичних і полярних координатах, інтерполяцію та згладжування даних, а також PyVista для 3D-візуалізації й оцінки точності. Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблено підхід, що поєднує анатомічні орієнтири, сферичні та полярні перетворення для побудови узагальненої поверхні медіального вінцевого відростка (MCP). На його основі сформовано узагальнену модель форми імпланту, адаптовану до анатомічної варіативності собак різних порід. Практичне значення одержаних результатів. Розроблена методика може бути використана для створення типорозмірних імплантів у ветеринарній хірургії, а також для подальших біомеханічних досліджень із метою оптимізації ортопедичних втручань.
dc.description.abstractotherRelevance of the topic. Elbow dysplasia is a condition characterized by multiple developmental abnormalities leading to cartilage thinning and degeneration. The bones of the elbow joint do not align properly, resulting in uneven load distribution across the joint surface, causing pain and lameness. In many cases, treatment requires highly invasive surgical interventions, including total joint replacement. This highlights the need for developing less invasive orthopedic solutions that reduce patient risks and improve treatment outcomes. Connection of the research with scientific Programs, Plans, and Topics. This study was conducted within the framework of the research activities of the Laboratory for Mechanical Systems Engineering, Empa – Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology as part of the ReSurf project, dedicated to modeling and restoring joint surfaces. The author participated in all stages of the study, from data collection and modeling to results processing and preparation of scientific publications. Aim and objectives of the study. The aim of the study is to develop a methodology for modeling the generalized shape of anatomical structures of the canine elbow joint, which will serve as the basis for designing generalized implants for the treatment of elbow dysplasia. The following tasks were defined to achieve this aim: - Develop an algorithm for the automated construction of anatomical landmarks and the flexion-extension axis to standardize canine elbow joint models. - Create a software tool for alignment and scaling of 3D bone models in a unified coordinate system. - Perform morphometric analysis of joint surfaces and study correlations between key parameters. - Construct a generalized model of the medial coronoid process (MCP) of the ulna using spherical interpolation and alpha-shape methods. - Evaluate the accuracy of the implant model through validation procedures. Object of the study. The distal part of the canine elbow joint, specifically the medial coronoid process of the ulna. Subject of the study. Geometric characteristics of the MCP, methods for identifying anatomical landmarks, and 3D modeling techniques for implant shape generation. Research methods. Computed tomography was used to obtain STL models. Digital data processing methods (Python, Materialise) were applied to extract anatomical landmarks and conduct morphometric analysis. The modeling involved contour construction in spherical and polar coordinates, data interpolation and smoothing, and PyVista for 3D visualization and accuracy assessment. Scientific novelty of the results. For the first time, a method was developed that combines anatomical landmarks with spherical and polar transformations to build a generalized surface of the medial coronoid process (MCP). Based on this, a generalized implant shape model was created, adapted to anatomical variability across dog breeds. Practical significance of the results. The developed methodology can be used for creating size-adaptive implants in veterinary surgery and for further biomechanical research aimed at optimizing orthopedic interventions.
dc.format.extent98 с.
dc.identifier.citationДинник, А. В. Моделювання імпланту узагальненої форми для ліктьового суглоба собаки : магістерська дис. : 105 Прикладна фізика та наноматеріали / Динник Анна Вадимівна. - Київ, 2025. - 98 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78974
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectморфометрія
dc.subjectгеометричне моделювання
dc.subjectліктьова дисплазія
dc.subjectвінцевий відросток
dc.subjectSTL-моделі
dc.subjectсферичні координати
dc.subjectімплант
dc.subject3D-моделювання
dc.subjectвалідація
dc.subjectmorphometry
dc.subjectgeometric modeling
dc.subjectelbow dysplasia
dc.subjectmedial coronoid process
dc.subjectSTL models
dc.subjectspherical coordinates
dc.subjectimplant
dc.subject3D modeling
dc.subjectvalidation
dc.titleМоделювання імпланту узагальненої форми для ліктьового суглоба собаки
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Dynnyk_mahistr.pdf
Розмір:
34.07 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

Магістерські роботи (ПФ)
Магістерські роботи