Hungarian Society of Biomechanics: E-Journals / Magyar Biomechanikai Társaság
Not a member yet
292 research outputs found
Sort by
Development of an animal model for the evaluation of lattice microstructural titanium implants
Get PDFA csontszövet az emberi szervezet egyetlen olyan szövete, mely teljes regenerációra képes, a sérü-lések gyógyulását azonban számos tényező befolyásolhatja. A csontdefektusok pótlására már szá-mos mesterségesen előállított, nemfémes és fémes anyagot is kipróbáltak. A beültetésre használtfémekkel kapcsolatban hatalmas fejlődés tapasztalható, a titán és tantál kiemelkedő jelentőségűvévált. Ezekkel az anyagokkal kapcsolatban számos kísérleti állaton próbáltak és próbálnak tapasztalatokat szerezni. A modellállatok kiválasztásánál a legkülönbözőbb szempontok jönnek szóba, amozgásszervi sebészet is számos modellállatot használt az elmúlt évtizedekben. Az állatfajok széles spektruma a kutatások különböző mértékű előrehaladottságával csak részben magyarázható.Az állatkísérletek során különböző rácstípusú fémek viselkedését vizsgálták és vizsgálják abból a szempontból, hogy a csontszövet melyikbe tud eredményesebben belenőni különféle paraméterek tükrében. A különböző fémekből, fémötvözetekből készült implantátumok előállítási módjakéntteret nyert a 3D nyomtatás, ennek gyors fejlődése és terjedése fogja lehetővé tenni, hogy custommade módon és megfizethető áron, kivárható időintervallumban álljanak rendelkezésünkre a szükséges pótlások, speciális implantátumok.Bone tissue is one of the tissues in human body that is capable of complete regeneration (skin, liver…), but the healing process can be influenced by many factors. Many kinds of artificial, metallic, and non-metallic materials have already been tried to repair bone defects. Significant progress has been made in the metal implants. For example titanium and tantalum have become extremely important. Animal models have been tested with these materials to gain experience. A large number of them have been used in muscoskeletal surgery over the past decades. When choosing experimental animals, there are a variety of considerations. The wide range of animal species can be explained partly by the varying degrees of research progress. Different types of lattice metals have been tested in animal experiments to explore the charasteristics and parameterswhich could help bone tissue regenerate more effectively. Since 3D printing has gained ground as a way of producing implants made of different metals and metal alloys, its rapid development and wide application will allow us to make the individual prostheses in a custom-made way at anaffordable price within a reasonable time
Stiffening effect of human tendons during strain controlled fatigue loading
Get PDFThe goals of our study were to evaluate the biomechanical differences between five tendons and the changes in biomechanical properties caused by low cycle fatigue loading. Achilles, quadriceps, semitendinosus + gracilis (STG), tibialis anterior (TA) and the peroneus longus (PL) were harvested from 8 donors. The grafts were removed and placed in a radio-cryoprotectant solution and slowly cooled and stored at -78 ° C. The load was defined as a sinusoid function, the starting values are assigned to a peak load of 250 N and a minimum load of 0 N. Data was recorded in the 2th, 4th, 8th, 16th, 32nd, 64th, 128th, 256th, 515th and 1000th cycle. In the given cycles the whole measured waveform was registered. Young modulus of elasticity was calculated. To compare the biomechanical behavior of the different tendons the Young’s modulus values were evaluated in the 64th, 128th, 256th, 512th and 1000th cycles. While in case of PL and STG tendons the change is apperantly linear in the investigated range, in case of the Achilles, quadriceps and TA tendons there is a region where a significant change in modulus occurs
Finite element reconstruction of decompressive craniectomy
Get PDFTraumatic brain injuries (TBIs) have a devastating global epidemiological importance since they contribute to the mortality and morbidity in the society with a considerably large extent. After TBI the injured brain tissue tends to swell leading to the increment of the intracranial pressure (ICP) which can cause serious neurological damage and death. Therefore, a main goal of the neurosurgical procedure is the reduction of ICP which is possible via decompressive craniectomy (DC). However, its optimal execution regarding the size and the location of the skull opening is controversial. In this paper the reconstruction of DC is performed by finite element (FE) simulations. The applied modelling strategy is presented and patient-specific FE models are constructed with different levels of anatomic details which can predict the post-operative response of the brain tissue for a given pre-operative state. These models are validated by reconstructing real life DC case, where the predicted displacements and ICP are compared to their observed value measured by neurosurgeons. Results confirm the applicability of the above described modelling procedure, implying that such models can be used to optimize DC in the future based on the biomechanical response of the highly deformable brain tissue
Csont anyagtulajdonságainak megfelelő anyagmodellek előállítása additív gyártástechnológiákkal
Get PDFAz additív technológiák ugrásszerű fejlődése a felhasználási területek bővülését is eredményezte. Egyre gyakoribb, hogy a bonyolult geometriával rendelkező orvosi implantátumokat valamely felépítő gyártástechnológiával állítjuk elő. Fontos azonban vizsgálni, hogy az így előállított implantátum hogyan viselkedik terhelés hatására, megfelelő teherbírással rendelkezik-e, illetve milyen mértékben képes együttműködni a környezetével. Ehhez ismerni kell az eredeti csont terhelés hatására kialakuló viselkedését. A viselkedés jellegét döntően befolyásolják az adott csont, csonttípus anyagjellemzői, melyek többnyire valamilyen mértékű anizotropiával rendelkeznek, valamint a csontra ható várható igénybevételek. Az implantátumok fejlesztésének egyik fő célja, hogy azok a várható igénybevételek hatására, hasonló jelleggel és mértékkel deformálódjanak, mint az eredeti csont. Ezt a megfelelő topológia kialakításával, valamint a gyártás során használt anyagok helyes megválasztásával lehet elérni. További lehetőség, hogy a gyártástechnológiai paraméterek segítségével befolyásolhatjuk az anyagjellemzőket, pl. az orientációs hatás felhasználásával közelíthetjük a csont anyagjellemzőit. Jelen tanulmányban egy femur fiziológiás terhelés és oldalirányú esés hatására vonatkozó terhelhetőségi viszonyait vizsgáljuk. Ezt vetjük össze egy FDM technológiájú 3D nyomtató által, különböző gyártási paraméterekkel elérhető anyagjellemzőkkel
Zebris ultrahang-alapú mozgásvizsgáló eszköz mérési pontosságának meghatározása scoliosissal kezelt gyermekek körében
Get PDFA gyermekkorban kialakuló gerincdeformitások közül a leggyakoribb és legnagyobb jelentőségű az adolescens idiopathias scoliosis (AIS), melynek utánkövetésére egyre elterjedtebbek a non-invasív eljárások. A non-invasív eljárások közül egyre nagyobb teret nyer a Zebris ultrahang-alapú gerincvizsgálat, amely alkalmas statikus helyzetben a processus spinosusok térbeli helyzetének meghatározására. A processus spinosusok térbeli helyzetéből a gerinc sagittalis és frontalis görbületei számíthatók. Az irodalomban nem találtunk olyan kutatást, amely scoliosissal rendelkező gyerekek esetén elemezte a gerinc alakjának jellemzésére használt sagittalis és frontalis görbületi szögek mérésének megismétlési pontosságát. A kutatás célja Zebris ultrahang-alapú mozgásvizsgáló rendszerrel mért adatokból számított sagittalis és frontalis síkú gerincgörbületi szögek megismétlési pontosságának meghatározása általános iskolás korú, scoliosisban szenvedő gyermekek esetén.A vizsgálatba 23 scoliosissal kezelt lány került bevonásra. A mérés során 19 (C7 és S1 közötti) processus spinosus térbeli helyzetét természetes álló egyenes testhelyzetben Zebris CMS-HS ultrahang-alapú mozgásvizsgáló rendszerrel (Zebris Medizintechnik GmbH, Isny, Németország) rögzítettük. A vizsgálatot két orvos végezte és a mérést 3 hét múlva megismételtük. A saját fejlesztésű MATLAB-alapú programmal (MathWorks, Inc, 2016R) a 19 pontra spline módszerrel a sagittalis és a frontalis síkban egy-egy görbét illesztettünk, a görbe érintőinek felhasználásával a sagittalis és frontali síkú görbületek szögértékei számíthatók. Az ugyanazon vizsgáló által mért értékekből és a két vizsgáló által mért értékekből számított négy-négy paraméter megismétlési pontossága kiváló, melyet az alacsony standard hiba értékek is mutatnak. A legrosszabb megismétlési pontosságot a lumbalis lordosis értékének meghatározásánál találtuk.A kiváló megismétlési pontosság (ICC≥0,793, SEM≤3,869°) alapján megállapítható, hogy a módszer alkalmas scoliosisban szenvedő gyermekek utánkövetésére is. A non-invasív Zebris ultrahang-alapú gerincvizsgáló rendszer használatával radiológiai vizsgálatok száma is csökkenthető a scoliosis utánkövetése esetén
Additív gyártástechnológiák alkalmazhatósági vizsgálata testreszabott orvosi implantátumok méretezéséhez
Get PDFAz egyedi, testreszabott implantátumoknak számos előnye ismert. Ahhoz, hogy azok valóban tökéletesen, vagy ahhoz közelitő módon legyenek felhasználhatók igen sok szempontot kell figyelembe venni már a tervezési fázisban is. Bármilyen bonyolult, tökéletesen illeszkedő geometriát CT felvételsorozatból - a megfelelő paraméterek beállítása után - CAD geometriaként azonnal elő tudunk állítani. Ebből némi fájlkonverzió után egy - a 3D nyomtató bemeneteként ismert – stl formátumot könnyen készíthetünk. Így a szükséges geometria legyártása az additív gyártástechnológiákkal elvégezhető. Ezekkel az eljárásokkal létrehozhatjuk az orvosi implantátumokat, de elengedhetetlen tervezésükhöz a megfelelő anyagmodell kiválasztása és az anyagjellemzők pontos ismerete. Nélkülük megfelelő méretezés nem képzelhető el, mert a nem megfelelően méretezett implantátumok váratlanul, nem tervezett időpontban való tönkremenetele további problémákat is okozhat A legismertebb 3D nyomtatási eljárások leggyakrabban használt anyagainak összehasonlító vizsgálatával bemutatjuk, hogy az egyes eljárásokkal gyártott alkatrészek, implantátumok viselkedése milyen mechanikai modellel és milyen anyagjellemzőkkel írhatók le. Összehasonlítjuk az OBJET Polyjet Fullcure720, az FDM eljárás PLA, valamint az SLS eljárás elvén előállított PA anyagokat
Személyre szabott csontpótló implantátumok előállításának folyamata irodalomfeldolgozás alapján
Get PDFA csontok pótlására számos sebészeti beavatkozás során szükség lehet. Napjainkban jellemzően sorozatgyártott implantátumok beültetésével kezelik a defektusokat. Ezek az implantátumok anyagukból és tömör belső szerkezetükből eredően a környező csontszövetek szerkezetének fellazulását okozhatják, ami hosszútávon az implantátum kilazulásához vezet. Az orvostechnikában egyre nagyobb teret hódító additív gyártástechnológiák lehetővé teszik az olyan személyre szabott implantátumok gyártását, melyek belső struktúrája a csontszövetek mimetikáján alapszik. Ezek az egyedi tervezésű csontpótlások porózus szerkezetük révén szívósabbak, kedvező feszültségviszonyokat teremtenek, ezért élettartamuk nagyobb a hagyományos, sorozatgyártott implantátumokénál. Jelen cikk a személyre szabott csontpótló implantátumok tervezési és gyártási folyamatát ismerteti az irodalomfeldolgozás kritikai elemzése alapján.Bone replacement may be required during many surgical interventions. Nowadays, defects are typically handled by implanting serial implants. Due to their material and solid internal structure these implants can cause degeneration in the structure of the surrounding bone tissues, resulting the loosening of the implant in the long run. Addictive manufacturing technologies that are gaining ground in healthcare make it possible to produce customized implants whose internal structure is based on the mimetics of bone tissue. Due to their porous structure these custom-designed bone replacements are more tough and create favorable tension, therefore they have a longer lifespan than conventional, serial implants. This article is a critical literature review of the design and manufacturing process of personalized bone replacements. DOI: 10.17489/2018/1/0
A fejmozgás szerepe az egyensúlyozó képességben
Get PDFAz ember egy instabil rendszer, így egy folyamatosan működő szabályozás szükséges a stabilizálásához. Ezt a szabályozó rendszert jellemzi az egyensúlyozó képesség. A kutatás célja a dinamikus egyensúlyozó képesség elemzése hirtelen irányváltoztatás ún. kilökéses tesztek segítségével. Ha az ember állását megzavarjuk, egyensúlyát veszti, a fejen belül a belső fülben a vesztibuláris rendszer továbbítja az agy felé a megfelelő jeleket. Jelen kutatásban a fejmozgás szerepét elemeztük, mint egy meghatározó tényezőt az egyensúlyozó képességben, hiszen itt található a mozgásunk detektálására alkalmas két legfontosabb érzékelőrendszer (látórendszer, vesztibuláris rendszer). A kutatás célja olyan új paraméterek definiálása, amelyek az emberi egyensúlyozó képességet megfelelő megbízhatósággal jellemzik. A mérésben 2 nő és 9 férfi vett részt (n=11; átlagos életkor: 22.82±1.72 év; átlagos magasság: 179.42±10.83 cm; átlagos testtömeg: 80.65±19.90 kg). A mérésekben részt vevő alanyoknál a beválasztási paraméter az volt, hogy ne rendelkezzenek mozgásrendszerbeli hátrányossággal. A dinamikus egyensúlyozó képességet ún. kilökéses teszttel, 6 különböző testhelyzetben (kétlábas állás nyitott és csukott szemmel 4 és 8 rugós felfüggesztésnél és egylábas állás mindkét lábbal nyitott szemmel 4 rugós felfüggesztésnél) vizsgáltuk egy PosturoMed© (Haider-Bioswing, Weiden, Németország) eszköz segítségével. Az alany fejére markerekkel felszerelt munkavédelmi sisakot rögzítettünk és a platformra markereket helyeztünk, melyek térbeli koordinátáit a BME MOGI Tanszékének Mozgáslaboratóriumában található Optitrack© Motion Capture kamerarendszer (NaturalPoint, Inc. DBA OptiTrack) segítségével rögzítettünk, Motive© (NaturalPoint, Inc. DBA OptiTrack) és MUBMA (MOGI Universal Biomechanical Motion Analyzer) mérésvezérlő programokkal. A fejmozgást leíró paraméter megbízhatóságának elemzéséhez a vizsgálatokat 4 alkalommal végeztük el. Minden alkalommal az alanyokat 10-szer mértük le. Az alkalmak között rendben 3, 9 és 3 nap kimaradás volt, hogy rövidtávú és hosszabb távú ismétléses tesztet is elvégezzünk. A koordinátákból 37 paramétert számítottam és értékeltem ki Mathematica (Wolfram©, v11.2) algoritmusokkal. A paramétereket a platformmozgásból, a fejmozgásból és a fej és platform egymáshoz viszonyított mozgásából számítottam. Az eredmények kiértékelése során elemeztem a sikeres/sikertelen mérések arányát, a mérési alkalmak közötti szignifikáns különbségeket, a vizsgált paraméterek korrelációját és megbízhatóságukat a szakirodalomból ismert megbízhatósági együtthatók (ICC, CV, CVCR) számításával az IBM SPSS Statistics 22® program segítségével. A tesztek eredményei alapján a nem megbízható paramétereket kizártam, így 8 (ebből 5 új: PlatXMinmax, PlatXlokmax, PlatXlokmax_T, PlatPathX és PlatPathY) platformmozgásból számított és 2 új (DiffPathX és DiffMin_X) a fej és a platform egymáshoz viszonyított mozgását jellemző paraméter lett megbízható. A paramétereket olyan szempontból is elemeztem, hogy egyes vizsgált testhelyzetek mérési eredményei között melyek mutatnak szignifikáns különbségeket. A megbízhatósági tesztek eredményeiből az is megállapítható, hogy a 4 rugós, kétlábas, nyitott és csukott szemes, valamint a 8 rugós, kétlábas, csukott szemes méréseket, több paraméter jellemezte megbízhatóan, mint a többi testhelyzetben történt mérést. Célszerű ezeket a beállításokat alkalmazni, mivel megbízhatóságuk erősebb. A 10 megbízhatónak talált paraméter a 11 vizsgált testhelyzet összehasonlítási esetből minimum 6-nál szignifikáns különbséget mutatott. Így kijelenthető, hogy ezek a paraméterek az alkalmazott egyensúlyozási technikát és a vizsgált személy egyensúlyozó képességét megbízhatóan jellemzik. Ezekkel a paraméterekkel az emberi egyensúlyozásról egy átfogóbb képet alkothatunk. Megállapítható, hogy a fejmozgásnak meghatározó szerepe van az egyensúlyozó képességben és modellezésére vannak olyan megbízható paraméterek, amelyek a szakirodalomban nem ismertek. Ezeket, az egyensúlyozó képességet új szemszögből jellemző paramétereket érdemes figyelembe venni jövőbeli kutatások során
Az emelkedő teljesítményű futás hatása a mozgásparaméterekre
Get PDFA futás napjainkban egyre kedveltebb sport-, hobbi- és szabadiős tevékenység, amelynek számos pozitív élettani hatása ismert. Kutatásunk célja, olyan mozgáselemzés kidolgozása, amellyel a növekedő teljesítményű futás mozgásparaméterei meghatározhatók. Ehhez egy külön mérési módszer kidolgozása vált szükségessé. A mozgáselemzés használhatóságát női futóalanyon vizsgáltuk, két különböző futóruhában. A teljesítmény növekedés vizsgálatához az ajánlott sebességintervallumok: 4 km/h, 7 km/h, 8 km/h, 10 km/h, 11 km/h. Minden sebesség intervallumon – pihenés nélkül – 3 percet kellett futni. Összefoglalva elmondható, hogy a kidolgozott mérési módszerrel az emelkedő teljesítményű futás és a ruházat befolyásoló hatása jól elemezhető. Az eredmények alapján látható, hogy az atléta ruha a mozgás szabályosságát kevésbé befolyásolja, de vélhetően a kényelmes, ergonomikus kialakítás miatt kedvezőbb a mozgás képe.DOI: 10.17489/2018/1/0