Kiválósági ösztöndíjjal támogatott kutatások az Építőmérnöki Karon c. előadóülés

Hasonló dokumentumok
XVII. econ Konferencia és ANSYS Felhasználói Találkozó

AGYMŰTÉT VÉGESELEMES MODELLEZÉSE

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

Végeselemes analízisen alapuló méretezési elvek az Eurocode 3 alapján. Dr. Dunai László egyetemi tanár BME, Hidak és Szerkezetek Tanszéke

TERMÉKTERVEZÉS NUMERIKUS MÓDSZEREI. 1. Bevezetés

TERMÉKSZIMULÁCIÓ I. 9. elıadás

Fröccsöntött alkatrészek végeselemes modellezése. Szőcs András. Budapest, IV. 29.

FÉLMEREV KAPCSOLATOK NUMERIKUS SZIMULÁCIÓJA

Korrodált acélszerkezetek vizsgálata

SZABAD FORMÁJÚ MART FELÜLETEK

Artériás véráramlások modellezése

A végeselem módszer alapjai. 2. Alapvető elemtípusok

XV. econ Konferencia ANSYS Felhasználói Találkozó. Koponya- és agysérülések biomechanikai vizsgálata ANSYS szoftverrel. Hazay Máté

Tanszéki kutatási témák jegyzéke ( )

Magasépítési öszvérfödémek numerikus szimuláció alapú méretezése

Projektfeladatok 2014, tavaszi félév

Nem-lineáris programozási feladatok

Lemez- és gerendaalapok méretezése

SZIMULÁCIÓ ÉS MODELLEZÉS AZ ANSYS ALKALMAZÁSÁVAL

Nagyszilárdságú acélhidak Innovatív méretezési eljárások fejlesztése

Artériás véráramlások modellezése

3 Technology Ltd Budapest, XI. Hengermalom 14 3/ Végeselem alkalmazások a tűzvédelmi tervezésben

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

Újdonságok 2013 Budapest

ANSYS alkalmazások a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén. Hidak és Szerkezetek Tanszéke

Alumínium ötvözetek aszimmetrikus hengerlése

Mágnesszelep analízise. IX. ANSYS felhasználói konferencia 2010 Előadja: Gráf Márton

Pere Balázs október 20.

Szabad formájú mart felületek mikro és makro pontosságának vizsgálata

Biomechanika előadás: Háromdimenziós véráramlástani szimulációk

Belsőégésű motor hengerfej geometriai érzékenység-vizsgálata Geometriai építőelemek változtatásának hatása a hengerfej szilárdsági viselkedésére

Végeselem analízis. 1. el adás

Konzulensek: Czeglédi Ádám Dr. Bojtár Imre

Rendkívüli terhek és hatáskombinációk az Eurocode-ban

Függőleges és vízszintes vasalás hatása a téglafalazat nyírási ellenállására

Hidraulikus hálózatok robusztusságának növelése

Orvostechnikai alapok Pammer Dávid

Korai vasbeton építmények tartószerkezeti biztonságának megítélése

Kiöntött síncsatornás felépítmény kialakításának egyes elméleti kérdései

Technikai áttekintés SimDay H. Tóth Zsolt FEA üzletág igazgató

MUNKAGÖDÖR TERVEZÉSE

GEOTECHNIKA I. LGB-SE TALAJOK SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐI

időpont? ütemterv számonkérés segédanyagok

Acéllemezbe sajtolt nyírt kapcsolat kísérleti vizsgálata és numerikus modellezése

Anyagtudomány Orvostechnikai anyagok. Tudományterület. Orvostechnikai anyagok (BMEGEMTMK02) Interdiszciplináris terület 20/2 20/3

Kis dózis, nagy dilemma

Orvostechnikai anyagok II.

Szívókönyökök veszteségeinek és sebességprofiljainak vizsgálata CFD szimuláció segítségével

V É G E S E L E M M Ó D S Z E R M É R N Ö K I M E C H A N I K A I A L K A LM A Z Á S A I

Programozási módszertan. Mohó algoritmusok

KOMPOZITLEMEZ ORTOTRÓP

Szerkezetek numerikus modellezése az építőmérnöki gyakorlatban

KOPONYA-, ILLETVE SÚLYOS SÉRÜLTEK TRAUMÁHOZ KAPCSOLT KOAGULÓPÁTHIÁJÁNAK ÉS NEUROBIOMARKEREINEK VIZSGÁLATA. Vámos Zoltán, Ph.D.

Lukovich Gábor Logisztikai rendszerfejlesztő

Nemlineáris anyagviselkedés peridinamikus modellezése. Ladányi Gábor, PhD hallgató

Termékéletciklus-kezelésen alapuló számítógépes tervezés

3D Számítógépes Geometria II.

Hő- és füstelvezetés, elmélet-gyakorlat

Diplomamunkám felépítése

Az artériás véráramlás numerikus szimulációja

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Dr. Kalló Noémi. Termelés- és szolgáltatásmenedzsment. egyetemi adjunktus Menedzsment és Vállalatgazdaságtan Tanszék. Dr.

Előadás / február 25. (szerda) 9 50 B-2 terem. Nyomatékbíró kapcsolatok

Gázturbina égő szimulációja CFD segítségével

VALÓBAN AZ OLCSÓ AZ OLCSÓBB? Negatívnyomás-terápia szakdolgozói szemmel

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Tartószerkezetek tervezése tűzhatásra - az Eurocode szerint

Mátrix-alapú projektkockázatmenedzsment

Optimalizálás alapfeladata Legmeredekebb lejtő Lagrange függvény Log-barrier módszer Büntetőfüggvény módszer 2017/

MECHANIKA I. rész: Szilárd testek mechanikája

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

A hatékony mérnöki tervezés eszközei és módszerei a gyakorlatban

FRÖCCSÖNTÉS SZIMULÁCIÓ A SZERKEZETI ANALÍZIS SZOLGÁLATÁBAN

A klímamodellek eredményei mint a hatásvizsgálatok kiindulási adatai

Tartószerkezetek modellezése

A mikroskálájú modellek turbulencia peremfeltételeiről

Alagútfalazat véges elemes vizsgálata

Korszerű végeselemes optimalizálási eljárások összehasonlítása különböző gyártástechnológia segítségével előállított alkatrészek esetén

A MATEMATIKAI SZOFTVEREK ALKALMAZÁSI KÉSZSÉGÉT, VALAMINT A TÉRSZEMLÉLETET FEJLESZTŐ TANANYAGOK KIDOLGOZÁSA A DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KARÁN

Tartószerkezetek előadás

Hidak Darupályatartók Tornyok, kémények (szélhatás) Tengeri építmények (hullámzás)

MEMS eszközök redukált rendű modellezése a Smart Systems Integration mesterképzésben Dr. Ender Ferenc

Modellellenőrzés a vasút automatikai rendszerek fejlesztésében. XIX. Közlekedésfejlesztési és beruházási konferencia Bükfürdő

Hő- és füstelvezetés, elmélet-gyakorlat

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Tartószerkezetek modellezése

HIPERELASZTIKUS ANYAGMODELLEK KONTINUUM-MECHANIKAI HÁTTERE, OPTIMALIZÁLÁSI LEHETŐSÉG MOONEY-RIVLIN ANYAGÁLLANDÓKRA

Különböző öntészeti technológiák szimulációja

1. Feladat. a) Mekkora radiális, tangenciális és axiális feszültségek ébrednek a csőfalban, ha a csővég zárt?

ÉPÍTŐANYAGOK REOLÓGIAI TULAJDONSÁGAINAK VIZSGÁLATA A DE-ATC-MFK MÉLY- ÉS SZERKEZETÉPÍTÉSI TANSZÉKÉN

Rugalmasan ágyazott gerenda. Szép János

Domokos Csilla mérnöktanácsadó Siófok, június 6.

A HAB-SCLEROTERAPIA ÉS AZ ENDOVÉNÁS TERMOKOAGULÁCIÓS MŰTÉTEK HELYE AZ ULCUS CRURIS GYÓGYÍTÁSÁBAN

Írja fel az általános transzportegyenlet integrál alakban! Definiálja a konvektív és konduktív fluxus fogalmát!

A lineáris programozás alapjai

Nemlineáris anyagviselkedés peridinamikus modellezése

Csővezetékekben lévő korróziós hibák veszélyességének értékelési rendszere

Vasalttalaj hídfők. Tóth Gergő. Gradex Mérnöki és Szolgáltató Kft Budapest, Bécsi út 120. Telefon: +36-1/

CAD technikák Mérnöki módszerek gépészeti alkalmazása

Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II / I. félév. Kopás, éltartam. Dr. Szmejkál Attila Ozsváth Péter

Átírás:

Kiválósági ösztöndíjjal támogatott kutatások az Építőmérnöki Karon c. előadóülés Hazay Máté hazay.mate@epito.bme.hu PhD hallgató Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék Témavezető: Dr. Bojtár Imre, egyetemi tanár 1/21

2/21

Problémafelvetés, motiváció [1] Traumás agysérülések epidemiológiája A klinikai kezelés elsődleges célja a nyomás csökkentése mely az alábbi módokon érhető el: Eltávolítják a koponya egy részét hogy az agyszövet expandálhasson. Az agyszövet kitüremkedik, ami extrém nyúlásokat okozhat. Gyógyszeres kezeléssel Sebészeti beavatkozással A műtét általános értékelése: Elfogadottan hatékony módja a nyomás csökkentésének. Megkérdőjelezhető hatékonyság: nagyobb túlélési arány, de a komoly károsodások kockázata is nagyobb a műtéttel kezelt betegeknél. Hatékony alkalmazás korlátja: a műtét optimális végrehajtási módja a megnyitás helyét és méretét illetően nem ismert. 3/21

4/21

Modellezési stratégia bemutatása I.: Páciens specifikus geometria készítése Páciens CT-i Transzformáció CT sorozat Szegmentálás Nyers STL Simítás és rekonstruálás Sima STL Térfogatok készítése Önkéntesek CT-i (egészséges állapot) háló háló CAD geometria Szegmentálás Külső agyvíztér Agyszövet Agykamrák 3D Slicer-ben Felület simítása Meshlab-ban [2] SpaceClaim-ben CAD geometria Nyitott koponya Agykamrák Agyszövet Falx (Nagyagysarló) 5/21

Modellezési stratégia bemutatása II.: Anyagmodellek, hálózás és kontaktok [2] Anyagmodellek: Hálózás: Agyszövet: Lokális sűrítés a perem mentén Falx: Surlódásos kontaktok: Koponya Agyszövet Falx Agyszövet tissue: 6/21

Modellezési stratégia bemutatása III.: Terhek és peremfeltételek Kiindulási (terheletlen) állapot Kezdeti nyomások Egészséges állapot: normális nyomás Szövet duzzadása Pre-Op állapot: megnövekedett nyomás Műtét végrehajtása Post-Op állapot: lecsökkent nyomás Támaszok: Falx és Sagittal sinus kapcsolata: Agyszövet és agyvíz kapcsolata: [2] Fiktív hőteher: Duzzadás Előírt elmozdulás: Koponya megnyitása Felületi nyomások: Agyvíz eltávozásából származó nyomáscsökkenés 7/21

8/21

Műtét rekonstruálása kontúziós és ödémás kóresetre Kiindulási (terheletlen) állapot Kezdeti nyomások Egészséges állapot: normális nyomás Szövet duzzadása Pre-Op állapot: Műtét végrehajtása Post-Op állapot: megnövekedett nyomás lecsökkent nyomás [3] Elmozdulások Nyomás 9/21

Modell validálása Kiindulási (terheletlen) állapot Páciens CT felvétele Kezdeti nyomások Egészséges állapot: normális nyomás Elmozdulások Szövet duzzadása Pre-Op állapot: Műtét végrehajtása Post-Op állapot: megnövekedett nyomás lecsökkent nyomás Nyomások Megfigyelés: [3] Pre-op állapot: Szimuláció: Post-op állapot: 10/21

Agyszövet extrém deformációi és feszültségcsúcsok [3] Von Mises feszültségek [MPa] Maximális nyírási szögtorzulások 11/21

Agyszövet nyomásviszonyai és főnyúlásai [3] Intrakraniális nyomás Maximális főnyúlások 12/21

13/21

Virtuális kísérletek elvégzése Elmozdulások Nyomás Max. főnyúlások Max. szögtorzulások [4] 14/21

Virtuális kísérletek elvégzése Elmozdulások Nyomás Max. főnyúlások Max. szögtorzulások [4] 15/21

16/21

Károsodott relatív térfogat [%] Virtuális kísérletek eredményei [6] Pareto-front Kritérium tér Pareto-féle kiegyensúlyozott optimum Ideális pont Nyomás 17/21

18/21

Összefoglalás, eredmények értékelése [7] 1) Kidolgoztam egy modellezési stratégiát a dekompresszív kraniektómia műtét numerikus szimulációinak elvégzésére és az ehhez szükséges páciens-specifikus végeselemes modelleket elkészítésére. A kész modelleket a klinikán mért adatok alapján kalibráltam és validáltam, melynek sikeressége alapján megállapítható, hogy a végeselemes analízis egy használható eszköz az agyszövet biomechanikai válaszának modellezésére és így a műtét optimalizálására. 2) Virtuális kísérleteket végeztem azért, hogy megvizsgáljam, hogy az agyszövet biomechanikai viselkedése hogyan változik a koponyamegnyitás helyének és méretének a függvényében. Ezek alapján az alábbi eredményeket kaptam: 2.a) A koponyamegnyitás területének növekedésével az intrakraniális nyomás közel lineáris trend szerint csökken, 2.b) azonban a megnyitás területének növekedésével a főnyúlások következtében károsodott agytérfogat egy nemlineáris trend szerint növekszik, 2.c) míg a megnyitás méretének függvényében a nyírási szögtorzulások miatt károsodott térfogat közel lineárisan növekszik. 3) Gyakorlati szempontból ezeknél a monoton célfüggvényeknél a Pareto-féle többcélfüggvényes optimalizálás nem alkalmazható hatékonyan. 4) A most alkalmazott modellezési stratégia az optimális koponyamegnyitás meghatározására hatékonyan alkalmazható abban az esetben, ha egy célértéket definiálunk a nyomáscsökkenésre. Ekkor a kívánt nyomáscsökkenést a lehető legkisebb alakváltozások mellett érhetjük el. 19/21

Köszönetnyilvánítás: Ezt a kutatást a Humán Erőforrások Minisztériuma az Új Nemzeti Kiválóság Program ÚNKP-17-3-1 Kutatói Ösztöndíjával támogatta. Ezúton köszönöm a Pécsi Idegsebészeti Klinika munkatársainak a kutatásomban nyújtott segítségüket! e-mail: mhazay@epito.bme.hu ibojtar@mail.bme.hu 20/21

Térfoglalással járó vérzés és bilaterális megnyitás modellezése [8] 21/21