УДК 616-007-053.1
БИОМЕХАНИКА ОПЕРАЦИИ ПО ИСПРАВЛЕНИЮ
ВОРОНКООБРАЗНОГО ДЕФЕКТА ГРУДНОЙ КЛЕТКИ
С.С. Гаврюшин
,
Д.А. Грибов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail:
;
Изложены алгоритм и программная реализация численного моделирования про-
цесса хирургической коррекции воронкообразной деформации грудной клетки.
Рассмотрен случай симметричной деформации грудной клетки у пациента
мужского пола. Трехмерная конечно-элементная модельгрудной клетки па-
циента и процесс моделирования малоинвазивной коррекции воронкообразной
деформации (операция Насса) выполнены с помощью современных программных
комплексов. Построенная модельвключает в себя ребра, грудину, реберные хря-
щи, позвонки, межпозвоночные диски, корректирующие пластины. Соединения
реберных хрящей с ребрами и грудиной, а также соединения ребер с позвонками
принималисьнеподвижными. Учет взаимодействия пластин с грудиной осуще-
ствлялся путем создания поверхности контакта из трехмерных контактных
конечных элементов. Проведен анализ напряженно-деформированного состоя-
ния грудной клетки и корректирующих пластин после операции. Адекватность
этих результатов установлена на основе обработки имеющихся эксперимен-
тальных данных.
Ключевые слова
:
грудная клетка, воронкообразная деформация, операция Насса,
конечно-элементная модель.
BIOMECHANICS OF OPERATION TO CORRECT A PECTUS
EXCAVATUM DEFORMITY
S.S. Gavryushin
,
D.A. Gribov
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail:
The algorithm and program implementation of numerical simulation of the process of
surgical correction of pectus excavatum deformity are set forth. A case of symmetrical
chest deformation of a male patient is considered. The construction of a three-
dimensional finite-element model of the patient thorax and the simulation of a process
of the low invasive correction of the funnel chest deformation (Nuss procedure
for pectus excavatum) are performed using the modern program complexes. The
constructed model includes ribs, sternum, costal cartilages, vertebras, intervertebral
disks, and correcting bars. Joints of costal cartilages with ribs and sternum as well
as joints of ribs with vertebras were assumed to be immobile. Taking into account
the interaction between the bars and the sternum has been implemented by means of
creation of the contact surface out of three-dimensional contact finite elements. The
analysis of stress and strain state of the chest and the correcting bars is performed
after the operation. The adequacy of these results is established on the basis of
processing of the experimental data available.
Keywords
:
thorax, pectus excavatum, Nuss procedure, finite element model.
Введение.
Методы математического моделирования, опирающи-
еся на возможности современной компьютерной томографии, вычи-
слительной техники и конечно-элементного анализа, активно исполь-
зуются для решения широкого ряда прикладных научных проблем,
96
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2013. № 4
