Die Bestimmung des anatomischen Rotationszentrums im Hüftgelenk

Ziel der Untersuchung war die Ermittlung des optimalen Rotationspunktes des Hüftgelenkes anhand von Röntgenaufnahmen für Fälle, in denen die individuelle anatomische Lage nicht rekonstruierbar ist. Hierzu wurden Beckenübersichtsaufnahmen untersucht, welche insgesamt 214 erwachsene, anatomisch korrekte und gesunde Hüftgelenke von 114 Patienten zeigten. Es wurde die Beckengesamthöhe, sowie jeweils der vertikale und horizontale Abstand zweier Referenzpunkte im Röntgenbild zum Femurkopfmittelpunkt gemessen und in prozentualer Abhängigkeit von der Beckengesamthöhe angegeben. Die gewählten Referenzpunkte waren einerseits der Schnittpunkt einer lateral und einer kaudal an die Tränenfigur gelegten Tangente und andererseits der Schnittpunkt der sogenannten Köhlerlinie mit einer parallel zu einer Verbindungslinie der beiden kaudalen Ränder der Foramina obturatoria verlaufenden Tangente an das Foramen obturatum. Der vertikale Abstand für den ersten Referenzpunkt wurde Größe A genannt, der horizontale Größe B, dem entsprechend Größe C bzw. D für den zweiten Referenzpunkt. Geschlechtsunterschiede wurden festgestellt. Im Einzelnen wurden folgende Werte ermittelt: Bei den Männern: Größe A: 6,60, Größe B: 14,54, Größe C: 7,77, Größe D: 17,41 Bei den Frauen: Größe A: 6,95, Größe B: 13,71, Größe C: 7,75, Größe D: 15,34

Vergleich verschiedener Methoden zur graphischen Darstellung der Bestimmung des anatomischen Drehzentrums der menschlichen Hüfte

Die Implantation einer Hüfttotalendoprothese erfordert präoperativ die Festlegung der anatomisch korrekten Lage des Hüftkopfzentrums. Die bereits vor der Operation durchgeführte Messung an Beckenübersichtsröntgenaufnahmen dient als Stütze bei der Implantation. Eine nicht in anatomisch korrekter Position implantierte Totalendoprothese vermag den Langzeiterfolg dieser Operation zu gefährden. Die ungenaue Lage der Endoprothese kann sich nachteilig für den Patienten auswirken, da sie unter anderem zur Entstehung eines Trendelenburg-Hinken durch veränderte Biomechanik führen kann. In der vorliegenden Arbeit wurde bei 115 Patienten mit morphologisch unauffälligen Beckenübersichtsröntgenaufnahmen das Drehzentrum der Hüfte bestimmt. Anschließend wurden sechs Methoden zur Lokalisation des Drehzentrums der Hüfte, welche von vier verschiedenen Autoren publiziert worden waren, auf ihre Übertragbarkeit auf das vorliegende Patientenkollektiv, welches in männliche und weibliche Patienten aufgeteilt worden war, überprüft. Um eine Übertragbarkeit der Daten zu ermöglichen und um dem unterschiedlichen Vergrößerungsfaktor der angefertigten Röntgenaufnahmen Rechnung zu tragen, sollten die Werte für die Lokalisation des Drehzentrums der Hüfte nicht als Absolutwert, sondern als Relativwert angegeben werden. Entweder wurden alle Werte in Relation zur Beckengesamthöhe (Methoden 1-3, 5 und 6) oder aber bei Methode 4 für horizontale Werte in Relation zum Abstand beider Tränenfiguren voneinander, für vertikale Werte in Relation zum Abstand der Tränenfigur zum Iliosakralgelenk angegeben. Nach den in dieser Arbeit vorliegenden Daten ist die Berechnungsmethode nach Fessy et al. [15] (Methode 1) für die Bestimmung des Drehzentrums der Hüfte zu empfehlen. Die in dieser Arbeit ermittelten Daten decken sich weitestgehend mit den von Fessy et al. [15] ermittelten Werten. Zwar wurde bei anderen Methoden mitunter ein geringerer mittlerer Unterschied zwischen publizierter und tatsächlicher Lage des Rotationszentrums der Hüfte ermittelt, jedoch wiesen diese Methoden allesamt eine größere Streuung der Werte auf. Sollte die Berechnungsmethode nach Fessy et al. [15] nicht anwendbar sein, so kann der von Pierchon et al. [47] publizierte Wert (Methode 4) zur Bestimmung des Drehzentrums angewandt werden, da hierdurch ähnlich genaue Werte ermittelt wurden wie mit Methode 1. Die Anwendung der Methode zur Bestimmung des Hüftkopfzentrums nach Ranawat et al. [48] (Methode 6) ist nicht empfehlenswert, da sie zum einen das Drehzentrum deutlich zu weit nach kraniomedial lokalisierte, zum anderen lieferte sie keinen Vorteil gegenüber den übrigen Methoden hinsichtlich der Streuung der Werte. Zu dem höheren Zeitaufwand, der bei Anwendung dieser Methode notwendig war, kam, dass die Shenton-Ménard-Linie nur durch Extrapolation gewonnen werden kann und die Methode somit anfälliger für Fehler ist. Aufgrund der geringen Standardabweichung, welche die Berechnungsmethode nach Fessy et al. [15] lieferte, lässt sich sagen, dass diese Methode die präzisesten Werte zur Lokalisation des Hüftkopfzentrums lieferte. Erfolgt noch eine Korrektur des von Fessy et al. [15] angegebenen Wertes um das arithmetische Mittel, welches bei der Messung der Abweichung des publizierten Wertes zu dem in dieser Arbeit gemessenen Wert ermittelt wurde, so wird die anatomisch korrekte Lage des Drehzentrums der Hüfte mit einer Genauigkeit und einer Präzision bestimmt, die allen anderen Methoden überlegen ist. Ferner bleibt zu bemerken, dass die Berechnungsmethode, wie sie Fessy et al. [15] entwickelt hatten, bei jedem Patienten individuell angewandt werden konnte, sofern die notwendigen anatomischen Strukturen auf den Beckenübersichtsaufnahmen abgrenzbar und verwertbar waren. Es scheint sinnvoll, eine Methode zur Lokalisierung des Hüftkopfzentrums zu wählen, welche die unterschiedlichen Proportionen des Beckens eines jeden Patienten berücksichtigt. Die übrigen untersuchten Methoden (2, 3 und 5) lieferten ebenfalls keinen eindeutigen Vorteil gegenüber der Berechnungsmethode nach Fessy et al. [15] (Methode 1). Es konnte nachgewiesen werden, dass keine der von den genannten Autoren publizierten Lokalisationen des Drehzentrums der Hüfte mit den in dieser Arbeit gemessenen Lokalisationen übereinstimmte. Somit sollte generell davon Abstand genommen werden, einen publizierten Wert ohne weitergehende Korrektur zu übernehmen. Wird die in dieser Arbeit gemessene Abweichung des publizierten Wertes bei Methoden mit geringer Standardabweichung um das arithmetische Mittel korrigiert, so wäre an diesem Kollektiv eine verhältnismäßig präzise Bestimmung des Rotationszentrums möglich gewesen. Ob sich diese Aussage auf abweichend geartete Patientenkollektive übertragen lässt, bedarf weiterer Untersuchungen

Influência do desbaste nas propriedades tecnológicas da madeira de Pinus taedaa L.

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Curitibanos. Engenharia Florestal.A madeira de Pinus taeda por ter se adaptado às condições climáticas, principalmente da região Sul, ganhou cada vez mais espaço, devido ao seu rápido crescimento e ter amplo emprego de sua madeira, podendo-se citar a fabricação de papel e celulose, painéis de madeira e madeira serrada, destinada tanto para o consumo interno como para a exportação. Hoje a espécie é considerada uma das principais matérias-primas no abastecimento de indústrias, principalmente para a região serrana do estado de Santa Catarina. Um dos tratos silviculturais mais importantes em um plantio florestal é o desbaste, que consiste em remover indivíduos de menor potencial madeireiro, aumentando o espaço útil e de aproveitamento dos recursos naturais pelos indivíduos remanescentes, com vistas ao incremento volumétrico. No entanto dependendo do estágio de crescimento em que o plantio se encontra, esse trato silvicultural pode influenciar de diferentes formas, com reflexo sobre a qualidade da madeira produzida. O presente estudo teve como objetivo verificar a influência do número de desbastes nas propriedades tecnológicas da madeira de Pinus taeda L., como subsídio para a melhoria da qualidade da madeira desta espécie. Foram amostradas árvores de dois povoamentos plantados com a espécie Pinus taeda L. aos 22 anos de idade, no município de Curitibanos-SC. Os plantios foram implantados com o mesmo espaçamento inicial (2,5 x 2,5 m), diferenciando-se quanto ao número de intervenções de desbaste, sendo eles duas e três intervenções. Foram conduzidos estudos para caracterização da madeira das duas áreas quanto à densidade básica média e ponderada, e a variação radial da estabilidade dimensional. A densidade básica média das árvores foi de 0,395 g/cm³ e 0,403 g/cm³ para os sistemas com dois e três desbastes, respectivamente, não apresentando diferença estatística significativa entre si. A estabilidade dimensional também não apresentou diferença estatística entre as médias dos plantios em cada posição radial. A contração tangencial foi de 7,03% e 6,71%, sendo maior que a média da contração radial 4,26% e 4,06% e a longitudinal 0,21% e 0,34%, e contração volumétrica de 11,13% e 10,74% para os sistemas com 2 e 3 desbastes respectivamente. Foi encontrado um coeficiente de anisotropia médio de 1,72 e valores médios de coeficiente de retratiblidade volumétrica, tangencial e radial de 0,38, 0,22 e 0,15 respectivamente. Os resultados do presente estudo indicaram que para as condições de crescimento avaliadas o número de desbastes não interferiu de forma significativa nas propriedades físicas da madeira de Pinus taeda avaliada

Environmental and geometrical effects on the mechanics of bonded composite joints in aerospace structures

Application of highly efficient bonded composite joints to flight critical aerospace structures is currently limited in use, and is generally applied to secondary structures where component failure is not detrimental to overall safety. Less efficient and more traditional fastened joints may be utilised as the behaviour is well understood and characterised thoroughly in literature. The limited use of bonded composite joints to primary components is partly due to the lack of damage tolerant assessment, particularly as a result from either adverse operational environments or defects in the bondline. It is currently problematic to evaluate the damage tolerant performance of bonded composite joints to an acceptable level due to the complexity of damage mechanisms and challenges in detection or monitoring of failure. The progression of damage is inherently difficult to appreciate because of different failure modes interacting and greatly influencing each other. These interactions can also be drastically affected by several features including changes in geometrical, material, boundary, and environmental conditions. Understanding the various failure modes under typical aerospace operational circumstances, with regards to types of bondline faults, is essential to analysing damage tolerance of bonded composite scarf joints in primary structural application. From thorough review of the literature, a comprehensive test program was conducted to investigate the quasi-static structural performance of bonded composite scarf joints under a vast array of geometrical and environmental conditions, representative of aerospace structures, which include the effects of pre-flawed bondlines. The identification of several critical failure mechanisms was highlighted, in both the adhesive layer and bonded adherends, where failure phenomena were captured through a variety of advanced imaging techniques including Scanning Electron Microscopy (SEM), optical microscopy, and micro Computed Tomography (μCT). The results of this program have highlighted the significance of not only the type of failure that occur for various joint conditions, but also the severity of each damage mechanism. Because of this work, the overall performance was directly compared to corresponding failure mechanisms, providing new insight towards damage tolerant assessment of bonded composite scarf joints. Extending from the knowledge gained in experimental test program, an extensive benchmark study was conducted to assess the “current-state-of-the-art” analysis of progressive damage modelling, towards bonded composite scarf joints, using the commercially available Abaqus CAE package. The results showed that current methods can provide great insight into the general performance and damage progression of bonded composite joints provided, however in certain aspects provided mixed results in terms of accurate strength predations, and the ability to represent failure mechanisms observed from experimental results. A new analysis methodology has been developed to overcome previous modelling limitations, which includes the combined effects of intralaminar adherend damage, interlaminar delamination, composite based debonding, inelastic bondline deformation and bulk failure of the adhesive layer. Using inbuilt Abaqus functions, Continuum Damage Mechanics (CDM) and Cohesive Zone Modelling (CZM) were used to describe the nature of damage progression in the current study. The use of CDM can be broken down further into the Abaqus fibre reinforce and ductile material failure models. CZM was used to simulate both interlaminar delamination and debonding at the adhesive adherend interface. To capture the simultaneous combination of all these non-linear failure methods, an explicit Finite Element (FE) integration scheme was used. Validation of the new methodology highlighted the requirement for simulating all failure mechanisms observed from experimental findings, to have a high-fidelity failure model which can accurately predict the behaviour of bonded composite scarf joints, over various geometrical and environmental conditions. For the first time, it can be seen how various geometries and environments have a significant effect on the development of damage, which causes overall failure in bonded composite scarf joints. For the conditions investigated in the experimental test program, significant insight has been provided into not only when and where critical damage initiation regions are located, but also the interactions of failure progression which lead to a loss in performance. This critical assessment of failure mechanisms has lead to the development of simple design guidelines which will aid in the critical analysis of bonded composite joints towards flight critical structures. These guidelines focus on critical areas where damage will initiate and progress, to provide joint design allowables which will not cause significant irreversible deformation, or minimise the effects of critical damage progression. The research presented within this thesis is significant to the development of future bonded composite scarf joints, towards application in flight critical structures, in terms of both aircraft safety and structural efficiency