diplomová práce

Vliv přítomnosti páteře na napjatost aneurysmatu břišní aorty

Text práce 6.48 MB

Autor práce: Ing. Ondřej Lisický, Ph.D.

Ak. rok: 2017/2018

Vedoucí: doc. Ing. Stanislav Polzer, Ph.D.

Oponent: Doc. Ing. Lukáš Horný, Ph.D.

Abstrakt:

Diplomová práce se zabývá deformačně napěťovou analýzou aneurysmatu břišní
aorty (AAA) a možností ovlivnění napjatosti při uvažování páteře do výpočtového
modelu. Využívá se jednak idealizované geometrie, jednak specifické geometrie
deseti pacientů získané ze snímků počítačové tomografie (CT-A). Pro popis chování
tkáně stěny AAA a intraluminálního trombu (ILT) bylo využito modelů
hyperelastických konstitutivních vztahů. Lepší věrohodnost výsledků byla zajištěna
výpočtovou rekonstrukcí nezatíženého stavu geometrie, která se oproti nasnímané
konfiguraci mnohdy významně liší kvůli zatížení krevním tlakem při CT snímkování.
Statistická analýza byla využita pro zhodnocení dosažených výsledků.
Nejvýraznější navýšení maxima napětí na stěně (PWS) bylo 81 %.

Klíčová slova:

Aneurysma břišní aorty, intraluminální trombus, páteř, obratel, meziobratlová
ploténka, metoda konečných prvků

Termín obhajoby

20.06.2018

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaBznamka

Klasifikace

B

Průběh obhajoby

Student ve vymezeném čase prezentoval svoji závěrečnou práci. Poté byly předneseny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Následně byly pokládány další otázky vztahující se k diplomové práci: Zkusil jste konzultovat vliv přítomnosti lumbálních tepen s lékaři? Co je kladeno za podmínku na bázovou funkci u Ritzovy metody? Znáte metodu hraničních prvků? Dalo by se pouhým pohledem říci, kdy je vliv páteře podstatný v závislosti na tom, kde se výduť objeví? Jak jste uvážil vliv vnějšího a vnitřního prostředí? Lze zanedbat okolní tkáň? Lze považovat aneurysma za izotropní? Jak byly voleny parametry pro použité modely materiálu? Jaké korekce byly použity a jak souvisí s uvažovaným materiálem? Nestačilo páteř modelovat jako tuhou plochu? Jak jste se vypořádal s tím, že testování statistické hypotézy mezi pacienty je závislé na hustotě sítě? Srovnáváte pacienty mezi sebou? Na závěr bylo vystoupení hodnoceno jako velmi dobré.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Inženýrská mechanika a biomechanika (M-IMB)

Složení komise

prof. Ing. Vladislav Laš, CSc. (předseda)
prof. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
prof. Ing. Jaroslav Zapoměl, DrSc. (člen)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Heger (člen)
Ing. David Zalaba (člen)
prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. (člen)

Tato diplomová práce hodnotí vliv přítomnosti páteře na napjatost v aneurysmatech břišní aorty. Student od začátku na zadání pracoval velmi aktivně a intenzivně konzultoval, což se pozitivně projevilo na celkové úrovni předložené práce. Jak rešeršní, tak výpočtová část jsou na vysoké úrovni. Algoritmus pro nalezení nezatížené geometrie a algoritmus pro stanovení proměnné tuhosti intraluminálního trombu v závislosti na vzdálenosti od lumenu student naprogramoval sám po studiu literatury. Stejně tak student sám zrekonstruoval geometrie páteře pro všech 10 pacientů zahrnutých do analýzy. Vedoucím byly pouze dodány stl modely aneurysmat.
Výsledky práce ukazují na podstatný vliv přítomnosti páteře na napjatost v aneurysmatech a budou dále využity při výzkumu hodnocení rizika ruptury   aneurysmat. Díky včasnému zahájení prací měl student i dostatek času na vylepšování textové části, která je tak srozumitelná a přehledná.
Doporučuji práci k obhajobě a hodnotím výborně/A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A
Zobrazit více

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Doc. Ing. Lukáš Horný, Ph.D.

Předloženou diplomovou práci doporučuji k obhajobě a po jejím vykonání navrhuji práci hodnotit kvalifikačním stupněm C, dobře.
Předložená práce si klade za cíl zhodnotit vliv přítomnosti páteře na napjatost aneuryzmatu břišní aorty. Za tímto účelem diplomant vyhodnotil výsledky několika desítek výpočtových modelů vytvořených pomocí metody konečných prvků na dvanácti geometriích s uvažováním (resp. bez uvažování) mechanické interakce aneuryzmatu a páteře při zatížení vnitřním tlakem a při uložení ve vazbách omezujících posuvy v místech vstupního a výstupního otvoru.
    Oponent hodnotí zadání jako náročné až ambiciózní, protože od diplomanta vyžaduje porozumění nelineární mechanice kontinua, získání dovednosti ladění nelineární MKP (ve smyslu zajištění konvergence) a také ovládnutí algoritmů tvorby geometrického modelu z CT dat a síťování těchto, komplikovaných a ne vždy úplných, geometrií. Sama myšlenka zhodnocení vlivu páteře na napjatost (a deformaci) aneuryzmatu má inovační potenciál a je jasné, že máme-li jednou dospět k rutinnímu používání výsledků biomechanických simulací v terapeutickém rozhodovacím procesu, musí biomechanické simulace zahrnovat všechny podstatné faktory, které mohou ovlivnit objektivnost hodnocení stavu.
    Oponent v zásadě nemá výhrady proti použitým metodám a postupům. Jako nedostatek práce
ale vidí opominutí hierarchické strukturovanosti v modelech. Jako východisko by oponent uvítal asi ještě
jednoduší válcový model, protože možnosti zobecnění fyzikálního chování složitých geometrií jsou vždy
problematické. Nedoceněná se mu také zdá otázka průběhu kontaktu mezi tělesy – ať už jde o způsob
tření nebo o fakt, že v reálné geometrii je další mezivrstva poddajného vaziva. Taktéž neuvažování
existence lumbálních tepen zásobujících tkáně v prostoru L1 až L4 je možná významným
zjednodušením – ony vedou právě k páteři a je možné, že aortu k páteři vlastně vážou.
      Předchozí poznámky spíše ale ukazují, že studovaná problematika obsahuje stále mnoho
neprobádaných míst, resp. otázek, na které zatím neznáme odpověď. Čím si ale oponent jist je, že je
třeba se kriticky vyjádřit ke stylistickým a grafickým schopnostem diplomanta (na mnoha místech
najdeme formulace, které vybočují mimo českou gramatiku, resp. obrázky s neúplnými nebo nečitelnými
popisky). Bohužel, na mnoha místech najdeme i matematicko-fyzikálně nekorektní tvrzení. Oponent
uvede jen některá z nich: k definici veličiny nelze použít nedefinované symboly (s. 35, rovnice 2), rovnice
(3) není pravdivá v obecných souřadnicích nýbrž pouze a jenom v kartézských (s. 36), rovnice (7) a (8)
jsou nepravdivé (s. 36), stejně tak rovnice (9) a (10) v sobě obsahují chyby, rovnice (13) opět obsahuje
nedefinované veličiny a rovnice (15) indexově nedává smysl. Oponent věří, že jde jen o nedůslednost,
přesto objektivně nepravdivá tvrzení musí odmítnout. Mimochodem, některým výše jmenovaným
chybám by se dalo předejít, kdyby proběhla zpětná kontrola navázaná na sestavování (úplného)
seznamu použitých veličin.
    Výše zmíněné nedostatky nepředstavují místa principiálních metodických sporů. Co je z tohoto
pohledu ale zajímavé, je finální výstup, za který oponent považuje obrázek 35. Ten obsahuje rozdělení
absolutních četností rozdílů napětí (redukované HMH) v modelech s páteří a bez ní. Oponent si klade
otázku, nebylo by lepší tento výsledek prezentovat po normování, tj. dopočíst se ke skutečné empirické
hustotě pravděpodobnosti rozdílů napětí v modelech? Normalizace dat možná povede k ještě vyšší
špičatosti, což by se dalo interpretovat jako potlačení rozdílů mezi modely. V tomto místě by oponent
řekl, že se dalo udělat více a je škoda, že takový obrázek předložená práce neobsahuje.
    V zásadě chce ale oponent říct, že práci považuje za hodnotnou a náročnou. Ve svém
hodnocení vyjádřeném navrhovanou známkou C prostě jen nemůže oponent odhlédnout od faktu, že
není možné připustit tak mnoho nepravdivých tvrzení (a to přechází tvrzení typu „K měření krevního
tlaku bývá využito například EKG“, kterému jistě nevěří ani sám autor, s. 19), aniž by to ovlivnilo výsledný
návrh známky. Kdyby práce neměla žádný úvod a vysvětlení teorie, mohla by klidně aspirovat na známku A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. (1) Otázka první je nasnadě. Jak se projeví normování histogramů na obrázku 35? Posílí nebo oslabí se tím tendence k závěru, že existují případy, ve kterých je možné (na v práci použité úrovni modelování) přítomnost páteře zanedbat?
  2. (2) Vaše modely, stejně jako většina modelů, se kterými se oponent seznámil, zanedbávají existenci lumbálních tepen. Jak by se podle vašeho názoru mohly lumbální tepny projevit ve výsledcích napěťovědeformačních analýz aneuryzmat břišní aorty?
  3. (3) Na straně 17 píšete: „Jedinou metodou pro řešení deformačně-napěťových stavů obecných těles, kterou jsme se ve specializaci naučili, je metoda konečných prvků. Ani v literatuře jsem se s jinou nesetkal. Vybíral jsem tedy z jednoprvkové množiny použitelných metod.“ Upřímně, jako pedagoga působícího v oboru aplikované, resp. inženýrské, mechaniky, mě tato věta dost vyděsila a odmítám věřit, že je pravdivá. Doufám, že mne a komisi o tom přesvědčíte tím, že nám vysvětlíte podstatné rozdíly mezi metodou konečných prvků a např. Ritzovou metodou a metodou sítí.
Zobrazit více

Známka navržená oponentem: C

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová