Биомеханическое моделирование хирургического лечения воронкообразной деформации грудной клетки

Кратко описываются алгоритм и программная реализация численного моделирования хирургической коррекции воронкообразной деформации грудной клетки. Рассматривается случай одного пациента мужского пола с симметричным типом деформации. Исходными данными являлись предоперационная и послеоперационная компьютерные томограммы грудной клетки. Обработка томограмм и создание предоперационной и послеоперационной моделей грудной клетки осуществлялись при помощи программного комплекса Amira. Моделирование миниинвазивной коррекции воронкообразной деформации (операция Насса) выполнялось при помощи программного комплекса ANSYS. Экспорт предоперационной модели грудной клетки из Amira в ANSYS реализовывался с применением специализированного программного пакета Altair Hypermesh. Предоперационная конечно-элементная модель включает в себя ребра, грудину, реберные хрящи, позвонки, межпозвоночные диски, корректирующие пластины. Моделирование операции было разделено на два шага. На первом шаге осуществлялось нагружение модели, позволяющее приподнять грудину над корректирующими пластинами. На втором шаге производилась разгрузка модели, позволяющая смоделировать плавное опускание грудины на расположенные под ней пластины. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния грудной клетки и корректирующих пластин, получаемого непосредственно после операции. Выполнена оценка влияния механических характеристик биологических тканей на полученные результаты. Адекватность результатов моделирования устанавливалась на основе обработки имеющихся экспериментальных данных. Определены направления дальнейших исследований.