Geometrie femur
Citation for published version (APA):
Brekelmans, W. A. M., & Rens, van, P. P. T. G. (1970). Geometrie femur. (DCT rapporten; Vol. 1970.026). Technische Hogeschool Eindhoven.
Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1970
Document Version:
Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record
Please check the document version of this publication:
• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.
• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.
• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.
Link to publication
General rights
Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.
If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:
www.tue.nl/taverne
Take down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us at:
openaccess@tue.nl
providing details and we will investigate your claim.
Geometrie Femur
Marcel Brekelmans Pierre van Rens
Inhoudsopgave
i. Inleiding
2. Bepaling geometrie dijbeenbot 2.1. Doelstellingen
2.2.1. Vastleggen van de buiten-geometrie (eerste opzet)
2.2.2. Vastleggen van de buiten-geometrie (tweede opzet) 2.3. Bepaling van de binnen-geometrie
2'3.1. Röntgenologische bepaling 2.3.2. Destructief 3. Meetopstellingen 3.1. Meetopstelling t.b.v. buiten-geometrie 3.2. Meetopstelling t.b.v. binnen-geometrie 4 . Vragen
1 .
InleidingZoals reeds bleek uit de eerste oriënterende bespreking tussen technici en medici op 16 oktober 1970, hebben de mensen in de groep technische mechanica, die zich bezighouden met de bio- mechanica, zich tot doel gesteld om:
tot uitspraken te komen over spanningen, vervormingen, dynamische en stabiliteits-fenomenen van het dijbeenbot in realistische situaties.
De methode der eindige elementen is hierbij een belangrijk gereed- schap. De grillige geometrie, het anisotroop en niet-lineaire gedrag van het dijbeenweefsel en de inhomogeniteit leveren bij het gebruik van de elementenmethode geen wezenlijke problemen op. Door gebruik te maken van dit gereedschap is het vermoedelijk mogelijk een beter inzicht te krijgen in het functioneren van het dijbeenbot. Om met de elementenmethode te kunnen gaan werken heeft men een
aantal invoergegevens nodig. Een van deze invoergegevens is de geometrie. Uit gesprekken met medici en uit literatuurstudie bleek, dat er op dit gebied nog niet veel bekend is. In de groep technische mechanica
zijn
de eerste stappen genomen om te komen tot de:vastlegging van de geometrie van een (dijbeen)bot.
2. BeDalinE van de geometrie van het dijbeenbot
2.1. Doelstellingen
1 .
de benodigde gegevens verzamelen die nodig zijn voor het rekenmodel in de elementenmethode2 . zoeken naar zo weinig mogelijk karakteristieken van een geometrie.
---
--
Bij het streven naar de verwezenlijking van de beide doel- stellingen moet een bot, zo mogelijk, behouden blijven voor verdere experimenten, daar er geen identieke botten zijn en er schaarste is.
- 2 -
2,2.1. Vastlegging van de buiten-geometrie (eerste oEzet)
Om het dijbeenbot voor de elementenmethode toegankelijk te maken moet het oppervlak door een aantal elementen worden benaderd. De hoekpunten van deze elementen worden in pool- coördinaten vastgelegd. Ruw geschat zijn er voor het vast- leggen van de buiten-geometrie ongeveer driehonderd meet- punten nodig. Vanwege de nogal ingewikkelde vorm wordt as
A
__----
---___----
__---____---__
----
gebruikt om de schacht vast te leggen. De assen B en C zijn nodig om res- pectievelijk het collum femoris met caput femoris en het onderste femur gedeelte, in pool-coördinaten te kunnen vangen.
De buiten-geometrie wordt systematisch vastgelegd. Daar toe laten we het femur in stappen van b.v. 30' om een van de assen draaien. De rotatie wordt om de twee centimeter herhaald. Als blijkt dat de doorsnede te grillig is om met 12 meetpunten te worden benaderd zullen er2 om de afwijking van het rekenmodel niet al te groot te maken, meerdere metingen per omwenteling worden uitgevoerd.
zal dan soms nodig zijn om uit de gevonden meetpunten naar, r de elementenverdeling, geschiktere punten te interpoleren. Nadat de buitenomtrek in pool-coördinaten is vastgelegd, is het voor de verdere verwerking van de informatie noodzakelijk dat er m.b.v. de computer een transformatie wordt uitgevoerd naar één, rechthoekig, assenstelsel.
De metingen worden in de meetkamer, o.l.v. lector Koning, uitgevoerd.
- 3 -
2.2.2. Vastleggigg
__---- ---___---__
van de buiten-geometrie__--___----______-
(tweede oEzet)----
In tegenstelling tot de eerste methode, is het bij deze opzet de bedoeling dat er, om de buiten-geometrie van het bot vast te leggen op het femur discrete meetpunten worden aangegeven.
Daar het vrijwel niet mogelijk is om de ingewikkelde vorm direct op de meest efficiënte
wij
ze in elementen te ver- delen zal er de nodige keren met de elementen en dus met de meetpunten moeten worden geschoven. Het bot lijkt ons daar erg ongeschikt voor.Piet behulp van "Silastic R.T.V.", een rubberachtige,erg elastische kunststof, bleek het mogelijk om van een femur een gietvorm te maken. De kopie van het femur zal van een kunsthars, araldit genaamd, worden gegoten. De grote krimp die
bij
kunstharzen tijdens het uitharden optreedt, wordt aangevuld door het "kunsthars-femur" met tussenposen van ongeveer twee uur steeds in laagjes van twee centimeter te gieten. Op deze wijze wordt de, door het polymeriseren onstane, krimp door het daar opvolgende laagje opgevuld.2.3. BeEaling van de binnen-geometrie
----
--____-_--____-
-___----
De binnen-geometrie wordt op twee manieren vastgelegd:
-
röntgenologisch-
destructief2.3.1. Röntgenologische
__--
_--__
___---___----
bepalingIn de beenholte wordt röntgenologisch kontrastrijke vloei- stof gebracht. Met behulp van röntgenfoto's wordt de nu duidelijk zichtbare binnenwand t.o.v. de A-as in poolco- ordinaten vastgelegd.
Kontrastvloeistof
De kontrastvloeistof nodig, zal aan de volgende eisen moeten voldoen:
_---
1 .
de vloeistof moet röntgenologisch zo kontrastrijkzijn, dat de contouren van de binnenwand op de röntgenfoto's scherp aftekenen zodat eenduidig op- meten mogelijk is.
- 4 -
2. de vloeistof mag geen uitwerking hebben op het mechanisch gedrag van het femur
3. de vloeistof moet makkelijk uit de beenholte te verwijderen zijn (dit met het oog op het verloren raken van de eventueel kostbare vloeistof en de invloed van de achtergebleven vloeistof bij een nieuw belastingsonderzoek).
Bij de uiteindelijke keuze zal men zich ook moeten laten leiden door financiële overwegingen.
2.3.2. Destructieve bepaling
Het bot wordt in schijven gezaagd. De zichtbaar geworden beenholte maakt het mogelijk om de hoekpunten, van de elementen die de binnenwand moeten benaderen, rechtstreeks op te meten. Er is nog een transformatie naar poolcoördinaten nodig met A als as.
_----__----___-_---
Het lijkt nuttig beide manieren uit te voeren en de nauw- keurigheid van de twee methoden met elkaar te vergelijken, waarbij voorrang moet worden verleend aan de niet destruc- tieve methode als de nauwkeurigheid tussen de röntgenolo- gische en de destructieve methode niet veel verschilt.
3. Meetopstellingen
3
1
M e e r o E s t e l l ~ n 8 _ r , b - ~ : - ~ ~ - ~ ~ ~ r ~ ~ ~ ~ ~ o ~ ~ r ~ ~ ~
Voor het vastleggen van de buiten-geometrie moest een meetopstelling worden gemaakt. De opstelling bestaat uit
een verdeelkop waar een zeer nauwkeurige gradenverdeling is aangebracht. Evenwijdig aan de as van rotatie is een taster langs een referentie-vlak verschuifbaar.
Zowel de axiale als de tangentiële verplaatsing van de taster is direct afleesbaar. De metingen zullen in eerste ronde, met een nauwkeurigheid van 0 , l mm, worden uitgevoerd en meteen in ponsband worden vastgelegd. Dienovereenkomstig heeft de tasterpunt een radius van Q,15 mm.
- 5 -
3.2. MeetoEstelling t.b.v. de binnen-geometrie
---
---
---
---
Om de binnen-geometrie van het femur, via röntgenfoto's, vast te leggen moet een makkelijk (de)monteerbare op-
stelling worden samengesteld. We willen namelijk, om tijd en kosten te sparen, gebruik maken van de in een ziekenhuis aanwezige rontgenapparatuur.
Deze proefopstelling zal uit een raamwerk bestaan, dat zó geconstrueerd moet worden, dat het mogelijk is om een femur met betrekkelijk willekeurigeafmetingen om de A-as te laten roteren. Deze rotatie moet precies om de A-as plaats vinden, bovendien moet de a s van draaiing in een vlak liggen dat evenwijdig is aan het vlak waarin de licht- gevoelige plaat zich bevindt. Ook hier moeten de rotatie- stappen bijvoorbeeld m.b.v. een verdeelkop, op te meten zijn. 4 . Vragen
1 .
2 . 3 , 4 . 5'Bestaat er reeds een goed overzicht van de gebruikte globale geometrische karakteristieken, zo niet welke worden dan ge- han t e er d ?
WELL,.~ K U L ~ L L d U L V l u ~ ~ U L u f zou geschikt z r j n om de YFrmexrgeemetrFe
langs röntgenologische weg vast te leggen?
. .
T T 11.- l - - - L----
&..- --:"+-Is er een alternatieve methode om de binnen-geametrie te bepalen?
Waar kunnen we terecht om de röntgenologische geometriebepaling uit te voeren?
Bestaat er een stof die tijdens het uitharden minder, of niet, krimpt en zodoende beter dan araldit voor het gieten van de kopie gebruikt kan worden?
