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Simulation der Festigkeit von Pedikelschrauben in Wirbeln

Simulation of pedicle screw stability in vertebrae
 
: Lassmann, Andreas
: Wesarg, Stefan

Darmstadt, 2011, 60 pp.
Darmstadt, TU, Bachelor Thesis, 2011
German
Bachelor Thesis
Fraunhofer IGD ()
finite element analysis; medical simulation; modeling of physical attributes; Forschungsgruppe Medical Computing (MECO)

Abstract
Diese Bachelorarbeit behandelt die Simulation der Festigkeit von Pedikelschrauben in Wirbeln. Ich gebe einen Einblick in das medizinische Umfeld und leite daraus ein physikalisches Modell ab. Damit soll geklärt werden, ob sich die Haltekraft der Pedikelschraube anhand der Knochendichte bestimmen lässt. Zur Lösung des Problems wird ein Simulationswerkzeug verwendet, mit dessen Hilfe eine Finite Elemente Analyse durchgeführt werden kann. Die dazu benötigte Finite Elemente Methode wird für die Berechnung der Kraft modifiziert. Zusätzlich wird eine Strategie zum Stoppen der Simulation umgesetzt. Ich zeige mein Vorgehen während der Simulation auf und diskutiere deren Ergebnisse. Bei der Evaluation werden sich Schwankungen und Ausreißer abzeichnen, die im Weiteren diskutiert werden. Zuletzt zeige ich eine alternative Simulationsmethode auf und gebe einen Ausblick auf Verbesserungsmöglichkeiten.

 

This bachelor thesis deals with the simulation of pedicle screw stability in vertebrae. I give an introduction into the medical problem and will derive a physical model. Its purpose is to clarify, whether the stability of a pedicle screw can be determined based on bone density. To solve this problem, a simulation tool will be used to accomplish a finite element analysis. The required finite element method will be modified in order to compute the holding forces. Additionally, a strategy to stop the simulation will be implemented. I present my approach to build the simulation and will discuss its results. During the evaluation, deviations as well as outliers will become apparent and are further discussed. Finally, I show an alternative simulation method and give an outlook on improvement opportunities.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-194606.html