Stress-Strain Analysis of Total Endoprosthesis of Temporomandibular Joint

Předkládaná diplomová práce se zabývá problematikou v oblasti aplikace totální endoprotézy (TEP) při náhradě temporomandibulárního kloubu (TMK). Implantace TEP se provádí v důsledku vážného onemocnění TMK (artróza, ankylóza, nádorové onemocnění) či jeho makrotraumatu. Během implantace TEP se pomocí samořezných šroubů k dolní čelisti fixuje protéza kloubní hlavice. Díky tomu se mění deformačně- apěťové stavy dolní čelisti, TEP a fixačních šroubů. V práci je provedena deformačně-napěťová analýza pomocí výpočtového modelování s využitím metody konečných prvků (MKP). Řešení je provedeno pro šest různých uložení šroubů (počet šroubů je neměnný) a pro proměnný statický koeficient tření (v rozmezí 0,01 až 0,11) mezi protézou kloubní hlavice (PKH) a protézou kloubní jamky (PKJ). Celkem bylo vytvořeno 36 variant výpočtových modelů. Na základě provedené deformačně-napěťové analýzy je zjištěn podstatný vliv velikosti statického koeficientu tření na výsledné hodnoty deformačních posuvů, kontaktního tlaku v oblasti artikulační plochy PKH a PKJ a také redukovaného napětí HMH v PKH. Podstatný vliv z hlediska různého uložení šroubů je pozorován u Redukovaného napětí HMH ve šroubech a redukovaného přetvoření HMH kortikální a spongiózní kostní tkáně.The presented master’s thesis deals with the problem of the application of total endoprosthesis (TEP) during temporomandibular joint (TMJ) replacement. The implantation of TEP occurs due the severe TMJ disease (arthrosis, ankylosis, cancer) or its macrotrauma. Condylar prosthesis is fixed during the implantation by self-tapping screws to the mandible. This fixation causes a change of stress-strain behaviour of mandible, TEP and fixation screws. In the thesis is performed the stress-strain analysis by using computational modeling in use the finite element method (FEM). Analysis is performed for six different screws positions (the number of screws is unchanged) and for a variable the static friction coefficient (in range 0.1 to 0.11) between condylar prosthesis (CP) and fossa prosthesis (FP). Altogether, 36 variants of computational models were created. The stress strain analysis detected a substantial influence of the static friction coefficient value to final results of displacements, contact pressure on the articulation surface between the CP and the FP and also to von Mises stress of the CP. A substantial influence of different screws position is detected for von Mises stress in the screws and for von Mises strain in the cortical and spongious bone tissue.