Vol.8, No 1, 2010 pp. 19 - 26
UDC 621.397.3 616.711 519.673
FINITE ELEMENT MODELING OF THE VERTEBRA WITH GEOMETRY AND MATERIAL PROPERTIES RETREIVED FROM CT-SCAN DATA
Janko D. Jovanović1, Miomir Lj. Jovanović2
1Faculty of Mechanical Engineering, Džordža Vašingtona, 81000 Podgorica, Montenegro
2Faculty of Mechanical Engineering, Aleksandra Medvedeva 14, 18000 Niš, Serbia
E-mail: miomir@masfak.ni.ac.rs
The most challenging application of the finite element modeling is in the field of medicine. The finite element modeling of bones is applied to understanding injury mechanisms and stress and strain distribution patterns within bones as an important part in clinical evaluation of bone injuries and in the prediction of osteoporotic fracture risk. It is also applied to predicting post-operative bone remodeling of surgically implanted bones and to helping implant design. Many of these applications are subject specific which is the reason why bones must be modeled with individually reconstructed geometric and material properties. This paper presents subject specific finite element modeling of vertebra with geometry and material properties retrieved from CT scan data and its application in prediction of stress and strain distributions within vertebra in different phases of osteoporosis.
Key words: Finite Element Modeling, Computed Tomography (CT), DICOM, Vertebra
MODELIRANJE PRŠLJENA KONAČNIM ELEMENTIMA SA GEOMETRIJSKIM I MEHANIČKIM KARAKTERISTIKAMA DOBIJENIM PREMA PODACIMA SA CT SKENERA
Najizazovnija primjena modeliranja konačnim elementima je u u oblasti medicine. Modeliranje konačnim elementima kosti se koristi kako bi se shvatili mehanizmi povređivanje i oblici raspodjele napona i deformacija u kostima kao značajan faktor u kliničkoj procjeni povreda kosti, kao i u predviđanju rizika od pojava pukotina i loma kosti usled osteoporoze, koristi se takođe i za predviđanje remodeliranja koštanog tkiva nakon hirurški izvršene ugradnje koštanih implantata, kao i pri dizajniranju implantata. Većina navedenih primjena je orijentisana ka konkretnoj osobi, stoga kosti moraju biti modelirane uz individualizovanu rekonstrukciju geometrijskih i mehaničkih karakteristika. Ovaj rad predstavlja individualizovano modeliranje pršljena konačnim elementima sa geometrijskim i mehaničkim karakteristikama modela dobijenim prema podacima sa CT skenera i njegovu primjenu u predviđanju raspodjele napona i deformacija pršljena u različitim fazama osteoporoze.
Ključne reči: Modeliranje konačnim elementima, Kompjuterska Tomografija (CT), DICOM, Pršljen