Pracoviště
Laboratoř aplikovaných výpočtů
Ing. Zdeněk HorákVedoucí:
Pracovníci:
RNDr. Matej Daniel, Ph.D., Ing. Martina Fričová, Ing. Tomáš Goldmann, Ph.D., Ing. Lenka Jirková, Ing. Jan Kryštůfek, Ing. Jaroslav Lukeš, Ing. Martin Otáhal, Ing. Jan Sýkora, Ing. Jana Šindelářová, Ing. Petr Tichý, Ing. Jana Vejpustková, Ing. Miloslav Vilímek, Ph.D., Ing. Lukáš Zach
Popis:
Laboratoř aplikovaných výpočtů (LAV) působí v rámci Laboratoře biomechaniky člověka, která je součástí ČVUT v Praze. Laboratoř je plně vybavena špičkovým hardwarovým a softwarovým vybavením tak, aby zde mohly být prováděny náročné výpočtové analýzy pomocí metody konečných prvků MKP (Abaqus, Ansys), nebo simulace a analýzy pohybu (SIM), kde jsou zjišťovány kinematické veličiny a silové účinky působící části pohybového systému a jejich náhrad. Dále jsou zde dostupné moderní metody návrhu strojních součástí a zařízení pomocí CAD technologií (Unigraphics, ProEngineer). Pracovníci laboratoře spolupracují se strojírenským, biomedicínským, automobilovým a leteckým průmyslem. Ve spolupráci s externími firmami působícími v medicínském a biomedicínckém odvětví průmyslu, ale i přímo s lékaři je prováděn vývoj lékařských nástrojů, měřících zařízení, ortopedických pomůcek a zvláště implantátů a kloubních náhrad. Výsledky simulačních analýz jsou také s úspěchem využívány pro sportovní a terapeutické aplikace.
Software:
ABAQUS 6.6.6, ANSYS 10., TrueGrid®, SIM, Unigraphics, AutoCAD, AMIRA
Hardware:
2x server 2 procesory Intel Xeon; 3GB RAM; 200 GB disková kapacita
1x server SGI Origin 2000; 8 procesorů MIPS R12000/300; 4 GB; 200 GB disková kapacita
2x 64-bitový server Opteron; 4 procesory; 16 (4) GB RAM; ; 200 GB disková kapacita
Spolupráce
Medin, a.s., ELLA CS, Beznoska s.r.o., LASAK s.r.o., ERILENS s.r.o., FN Na Bulovce, FN Plzeň, 1.LF UK
Projekty v realizaci:
- Individuální náhrady temporomandibulárního kloubu
- Analýza pohybu čelisti a temporomandibulárního disku
- Vývoj nového typu totální náhrady meziobratlového kloubu
- Exp. měření pohyblivosti páteře a vliv operačních technik na její stabilitu
- Biomechanické modely v akustice vokálního traktu
- Reologické a strukturální vlastnosti meziobratlové ploténky a možnosti její bioinženýrské podpory a náhrady
- Matematická modelace meziobratlové mobility
- Vývoj nového tvaru acetabulární komponenty totální náhrady kyčelního kloubu
- Meziobratlové implantáty
- MKP model fyziologického meziobratlového spojení
- Identifikace úchopových vzorců horní končetiny
- Predikce svalové síly pomocí umělých neuronových sítí
- Matematický model kolenního kloubu
- Počítačový program pro určení rozložení kontaktního tlaku a velikosti kontaktní plochy v lidském kyčelním kloubu
- Biomechanická analýza aseptické nekrózy hlavice femuru
- Počítačový systém pro určení kvantitativní geometrie svalově-kosterního systému z CT snímků
- Vývoj modulárního systému náhrad kolenního kloubu
- MKP model kolenního kloubu sloužící k verifikaci jednotlivých komponent endoprotézy
- Vliv mechanického zatížení na vznik a vývoj osteoartrózy kyčelního kloubu
Projekty realizované
-
Napjatostní analýza koronárního stentu
Na základě metody konečných prvků byl sestaven počítačový model vyřezávaného koronárního stentu, který simuloval roztahování stentu balónkem. Výsledky výpočtů (rozložení napětí a tvar po deformaci) poslouží k hodnocení konstrukce stentu.
-
Numerická simulace laserové termokeratoplastiky
Na základě metody konečných prvků byl sestaven počítačový model rohovky, který postihl působení paprsku diodového laseru. Potřebné materiálové vlastnosti rohovkové tkáně byly zjištěny experimentálně. Byly provedeny simulace pro různé konfigurace koagulačních bodů. -
Vyšetření pohyblivosti bederní páteře (skiagrafie)
Byla vyšetřena pohyblivost bederních segmentů páteře při flexi a lateroflexi trupu. K měření pohyblivosti byl použit skiagraf (RTG) s možností kontinuálního i sekvenčního snímkování dynamických procesů s frekvencí až 12 snímků za sekundu. Získaná data sloužila k verifikaci MKP modelu meziobratlového spojení a také jako vstupní okrajové podmínky MKP modelů totální náhrady meziobratlového disku.