Knee implant study and evaluation with axiomatic design method
Дата
2019
ORCID
DOI
doi.org/10.20998/2078-7405.2019.90.06
item.page.thesis.degree.name
item.page.thesis.degree.level
item.page.thesis.degree.discipline
item.page.thesis.degree.department
item.page.thesis.degree.grantor
item.page.thesis.degree.advisor
item.page.thesis.degree.committeeMember
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
People from all around the globe get their knees injured every day either because of severe sport accidents or because of simple misstepping. Their lives are about to change drastically and dramatically. The pain and the limitation of their movements becomes an obstacle and treatment with painkillers only postpones the problem. In these cases, medical doctors suggest Total Knee Replacement surgery, in which a knee implant replaces the damaged parts of the human injured knee in order to recover partially or fully the normal motion of the knee and therefore the everyday activities of the person in need. In over 95% of the patients who underwent a Total Knee Replacement surgery, the pain was overcome in sort amount of time, a high percentage of the kinematics of the knee were brought back to normal, and the patients were able to continue their lives. In this paper, the main purpose is to study the knee mechanics, to deconstruct the kinematics and dynamics of this complex system, to
develop a new, ambitious knee implant design for severe accidents, perform simulation tests and evaluate it by the rules of the Axiomatic Design Method.
Люди у всьому світі щодня отримують травми колін з-за серйозних спортивних подій або через простої помилки. Їх життя драматично різко і радикально змінюється. Біль і обмеження їх рухів стають перешкодою, і лікування знеболюючими лише відкладає вирішення проблеми. У цих випадках лікарі рекомендують операцію з повної заміни колінного суглоба, при якій імплантант колінного суглоба замінює пошкоджені частини коліна людини, щоб частково або повністю відновити нормальний рух колінного суглоба і, отже, повсякденну діяльність потребує від людини. Більш ніж у 95% пацієнтів, які перенесли операцію з повної заміни колінного суглоба, біль була подолана за деякий час, високий відсоток кінематики колінного суглоба був повернений, і пацієнти змогли продовжити активне життя. У цій статті основна мета полягає в тому, щоб вивчити механіку колінного суглоба, розібрати кінематику і динаміку цієї складної системи, розробити новий амбітний дизайн імплантанта колінного суглоба для важких аварій, виконати імітаційні тести і оцінити його за правилами аксіоматичного методу проектування. Аксіоматичне проектування є надійним методом для проектування систем і продуктів, так що з самого початку можна дізнатися, чи буде дизайн успішним чи ні. Таким чином, відміняються такі методи, як метод спроб та помилок, які вимагають багато часу. В даній роботі метод аксіоматичного проектування використовується як міра оцінки, щоб перевірити, чи можна охарактеризувати остаточну конструкцію цього колінного імплантанту як хорошу конструкцію. Для того, щоб досягти гарної конструкції відповідно до аксіоматичного проектування, матриця проектування, що складається з функціональних вимог як рядків і конструктивних параметрів у вигляді стовпців, повинна бути діагональною матрицею або принаймні нижньою трикутною матрицею.
Люди у всьому світі щодня отримують травми колін з-за серйозних спортивних подій або через простої помилки. Їх життя драматично різко і радикально змінюється. Біль і обмеження їх рухів стають перешкодою, і лікування знеболюючими лише відкладає вирішення проблеми. У цих випадках лікарі рекомендують операцію з повної заміни колінного суглоба, при якій імплантант колінного суглоба замінює пошкоджені частини коліна людини, щоб частково або повністю відновити нормальний рух колінного суглоба і, отже, повсякденну діяльність потребує від людини. Більш ніж у 95% пацієнтів, які перенесли операцію з повної заміни колінного суглоба, біль була подолана за деякий час, високий відсоток кінематики колінного суглоба був повернений, і пацієнти змогли продовжити активне життя. У цій статті основна мета полягає в тому, щоб вивчити механіку колінного суглоба, розібрати кінематику і динаміку цієї складної системи, розробити новий амбітний дизайн імплантанта колінного суглоба для важких аварій, виконати імітаційні тести і оцінити його за правилами аксіоматичного методу проектування. Аксіоматичне проектування є надійним методом для проектування систем і продуктів, так що з самого початку можна дізнатися, чи буде дизайн успішним чи ні. Таким чином, відміняються такі методи, як метод спроб та помилок, які вимагають багато часу. В даній роботі метод аксіоматичного проектування використовується як міра оцінки, щоб перевірити, чи можна охарактеризувати остаточну конструкцію цього колінного імплантанту як хорошу конструкцію. Для того, щоб досягти гарної конструкції відповідно до аксіоматичного проектування, матриця проектування, що складається з функціональних вимог як рядків і конструктивних параметрів у вигляді стовпців, повинна бути діагональною матрицею або принаймні нижньою трикутною матрицею.
Опис
Ключові слова
knee implant design, Titanium alloy machining, finite element simulation, конструювання колінного імплантату, механічна обробка титанових сплавів, моделювання методом кінцевих елементів
Бібліографічний опис
Markopoulos A. P. Knee implant study and evaluation with axiomatic design method / A. P. Markopoulos, K. P. Souleles // Резание и инструменты в технологических системах = Cutting & tools in technological systems : междунар. науч.-техн. сб. – Харьков : НТУ "ХПИ", 2019. – Вып. 90. – С. 42-49.