Modelowanie dynamiki stawu kolanowego

W artykule przedstawiono budowę i scharakteryzowano liczbę stopni swobody stawu kolanowego. Na podstawie modelu rzeczywistego opracowano model komputerowy stawu z zaimplementowanymi parametrami charakteryzującymi układ mięśniowy. W modelu uwzględniono oddziaływania mięśni oraz wiązadeł na układ szkieletowy, zjawiska kontaktu pomiędzy udem i podudziem, a także pomiędzy udem i rzepką. Model został wykorzystany do przeprowadzenia symulacji ruchu kolana. Zaproponowany model przestrzenny stawu kolanowego umożliwił dokonanie analizy rozkładu sił i momentów oddziaływujących na poszczególne części stawu. Przeanalizowano deformację ścięgien mięśniowych i uzyskane wyniki zobrazowano na wykresach.

In this paper the results of the research based on dynamic simulation of human knee virtual model were presented. Starting from the parts, virtual models (tibia, femur and patella) are realized by using Computational Aided Design software. The coefficients of stiffness and damping were implemented to the model. The model takes into account the impact of the muscles and ligaments in the skeletal system, the phenomenon of contact between the thigh and the lower thigh and between the thigh and the kneecap. The model was used to simulate the movement of the knee. The proposed threedimensional model of the knee has allowed to analyze the distribution of forces and moments acting on the parts of the joint. The results are illustrated in the graphs and discussed.