Determination and comparison stiffness of three dimensional models of human spine with scoliosis after and post surgery

W artykule opisano model numeryczny kręgosłupa człowieka wraz z wprowadzonym implantem CD Horizon Antares, stosowanym podczas leczenia operacyjnego bocznego skrzywienia kręgosłupa z dostępu przedniego. Dodatkowo przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych przeprowadzonych w programie ANSYS. Wyniki te zawierają zarówno dane dotyczące naprężeń powstających w implancie i tkance kostnej, jak również pozwalają na określenie wpływu implantu na sztywność kręgosłupa. Wyznaczone sztywności kręgosłupa fizjologicznego, kręgosłupa ze skoliozą oraz kręgosłupa wraz z wprowadzonym implantem są niezbędne na etapie projektowania nowych typów implantów i takiego dobru ich cech konstrukcyjnych, które pozwolą na zminimalizowanie ryzyka ich uszkodzeń z jednoczesną poprawą procesu leczenia.In this article described numerical model of human spine with CD Horizon Antares implant, which is used during surgery treatment of scoliosis. Additionally this article presents results of numerical analysis obtained from ANSYS program. This results are stress distribution, displacement and stiffness in anatomical spine, spine with scoliosis and spine with implant. Obtained results are necessary on the new implants designing stage and for selecting such their constructional features which allow to minimizing risk of their failure with therapy improvement

The motions study of thoracoskope tool of cardiosurgical telemanipulator

W pracy przedstawiono analizę kinematyki torakoskopowej końcówki operacyjnej telemanipulatora kardiochirurgicznego. Zidentyfikowano optymalne wartości prędkości dla ruchów niezwiązanych z interakcją narzędzia i serca. Stosowano różniczkowanie numeryczne z wygładzaniem wielomianowym Savitzkiego-Golaya w celu eliminacji negatywnego wpływu zakłócenia na jego efekt.The analysis of kinematics of thoracoscope tool of cardiosurgical telemanipulator is presented in the paper. The optimal values of velocities for motion that aren’t bound up with interaction tool and tissue were identified. The numerical differentiation with Savitzky-Golay smoothing was applied to elimination negative influence of noises for its effect

Modelling of dynamical interaction in MASTER - SLAVE structure of thoracoscope telemanipulator Robin Heart 1

W pracy zaprezentowano bryłowy model dynamiczny w strukturze MASTER - SLAVE telemanipulatora torakoskopowego Robin Heart 1 zbudowany w celu próby odwzorowania zjawisk siłowych, tribologicznych oraz stanów naprężenia powstałych podczas ruchu. Model umożliwia rozwiązanie zagadnienia dynamiki w sposób iteracyjny dla dwóch głównych elementów systemu telemanipulatora. Pierwszy to zadajnik przemieszczeń i sił wzorowany na przyrządzie endoskopowym. Drugi to ramię manipulatora o kinematyce sferycznej i sumarycznej ruchliwości równej 12. Elementy systemu są ze sobą sprzężone kinematycznie. W celu szybkiej zmiany kształtu brył składowych modelu zastosowano parametryczny sposób konstruowania geometrii oraz tworzenia par kinematycznych. Daje to możliwość modyfikowania parametrów inercyjnych dla ruchu postępowego i obrotowego modelu poprzez zmianę przekrojów profili. Zagadnienie dynamiki polegające na wyznaczeniu sił i momentów sił zostało rozwiązane przy zastosowaniu solvera programu Adams. Natomiast stan naprężeń, przemieszczeń i odkształceń jest modelowany przy użyciu aplikacji MES, CosmosWorks. W procesie iteracyjnym wyznaczane jest maksymalne naprężenie powstałe w analizowanym ciele na skutek modelowanych oddziaływań dynamicznych i dla tej chwili czasu generowane są mapy naprężeń redukowanych wg energetycznej hipotezy Hubera. Dyskretyzacji ciał dokonano elementem typu tetra czterowęzłowym o 12. stopniach swobody.The dynamical solid model in the MASTER-SLAVE structure of thoracoscope telemanipulator Robin Heart 1 is presented in the paper. It was made in order to show forced and frictional phenomena and states of stress that appear during its motion. The model makes possible to solve the problem of dynamics iteratively for two main components of telemanipulator system. The first is the endoscope master tool manipulator of displacements and forces that is patterned on a classical thoracoscope tool. The second is the arm of manipulator. The workspace of it is spherical and the number of mobility is 12. The elements of the system are coupling kinematically. Parametrical method constructing of the geometry and kinematic pairs was applied in order to fast modification of shapes of solid components of the model. It gives possibility of modifying of inertia parameters for linear and angular motion of model through change of the sections of profiles. The problem of dynamics consisting in to determine forces and moments of forces was solved by using solver of the programme Adams. However, state of stresses, displacements and strains are modeled by using of the MES application CosmosWorks. In the iteration process maximal stress is calculated in the analyzed body as a result of dynamical interaction and for this moment of time the diagrams of reduced stress are generated according to energetic hyphotesis of Huber. The digitizing of bodies was made by using tetrahedral elements that have got three translational degrees of freedom per every of 4 node

Analysis temporal-spatial parameters of children with neurological dysfunctions

W pracy przedstawiono wstępne wyniki pomiarów doświadczalnych przeprowadzonych dla dzieci zdrowych oraz z zaburzeniami neurologicznymi. Badania prowadzono w Górnośląskim Centrum Zdrowia Dziecka w Katowicach przy zastosowaniu systemu BTS Smart. Praca zawiera analizę wielkości czasowo-przestrzennych wspomnianej wcześniej grupy dzieci.This paper presents the preliminary results of experimental measurements for healthy children and children with neurological disorders. The study was conducted in Górnośląskie Centrum Zdrowia Dziecka in Katowice, using the BTS Smart system. The work contains an analysis of temporal-spatial parameters analysis of obtained data

Strength analysis of total knee prosthesis

W artykule przedstawiono analizę wytrzymałościową endoprotezy stawu kolanowego z wyłączeniem elementu udowego dla kilku wariantów obciążenia. Analiza ta pozwala na obserwację wpływu obciążenia na stan naprężeń i odkształceń w kości i endoprotezie. Model i jego analizę przeprowadzono metodą elementów skończonych w programie Ansys Workbench.Numerical strength analysis of total knee prosthesis without femur element for few variants of load was presented in this paper. This analysis allow us observe the influence of load on the state of stress and strain in tibia bone and prosthesis . The model and its finite element analysis was performed in ANSYS Workbench

Project of device for interactive rehabilitation of children with defects of upper limbs

Praca przedstawia projekt urządzenia do interaktywnej rehabilitacji dzieci z wadami kończyn górnych. Urządzenie składa się z rękawa, dwóch czujników oraz przekaźnika. W pracy zestawiono trzy propozycje rękawa oraz materiałów, które pozwoliły na wybranie optymalnego rozwiązania.This work shows project of device for interactive rehabilitation of children with defects of upper limbs. The device consists of a sleeve, two sensors and relays. The work compares the three proposals, and sleeve materials, which allowed us to select the optimal solution

The project of electric wheelchair with changeable chassis geometry

W pracy został przedstawiony projekt geometrii elektrycznego wózka inwalidzkiego ze zmienną geometrią ramy, umożliwiającą pionizację oraz uzyskanie pozycji leżącej. Wykonana została analiza numeryczna konstrukcji.The project of multi-positional electric wheelchair for handicapped people. The geometric model have been designed and analyzed with use of Autodesk Inventor environment

Optimization of stabilizing plate used for funnel chest correction

W artykule przedstawiono badania, których celem był dobór optymalnych cech geometrycznych płytki stabilizującej wykorzystywanej w leczeniu lejkowatej klatki piersiowej metodą Nussa. W pracy sformułowano model parametryczny płytki, w którym grubość, długość, szerokość oraz wielkość wygięcia płyty są parametrami modelu. Obliczenia przeprowadzono dla trzech wariantów obliczeń.This article presents research, which aim was to select optimal geometrical characteristic of stabilizing plate used for funnel chest correction by Nuss method. In this work parametrical model of the plate was created, where thickness, length, width and curve size were model’s parameter. The calculations were carried out for three different variants

Project of the sport wheelchair

W pracy przedstawiono podstawowe zagadnienia dotyczące budowy sportowych wózków inwalidzkich, a także zostały zaprezentowane niektóre wybrane modele sportowych wózków inwalidzkich dostępne na rynku. Głównym celem niniejszej pracy był projekt własny wózka. Dodatkowo przeprowadzono analizę wytrzymałościową ramy wózka w programie CAE.Paper presents basic problems of construction of the sport wheelchairs. Some chosen models of sport wheelchairs available on market were presented in this paper. The main aim of this paper was author’s project of the wheelchair. Strength analysis of the frame of the wheelchair was done in a CAE program

Modeling and static analysis of child's rib cage

W niniejszej pracy została zaprezentowana metoda adaptacji do programu ANSYS 10.0 istniejącej geometrii 3D klatki piersiowej człowieka przeznaczonej pierwotnie do celów dydaktycznych oraz wizualizacji. Przedstawiono typowe problemy jakie można spotkać podczas naprawy modelu, sposób realizacji zadania kontaktu a następnie została zasymulowana quasi- statyczna część testu Cavanaough używanego w testach zderzeniowych samochodów.In this paper the method of adaptation the existing 3D geometry of human's rib cage to FEM system ANSYS 10.0 was presented. It was created for visualization objectives. There was shown the way of model’s transformation into computational 3D geometry. Finally strength calculations were perform for verification Cavanough's test which was used in crash test of cars