Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Bc. Tomáš Sláčík
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: Ing. Petr Marcián, Ph.D.
Reviewer: Ing. Jindřich Šafran
This master’s thesis deals with a stress-strain finite element analysis of the femoral diaphysis with a bone defect after intralesional curettage of a benign bone tumour, filled with bone cement (PMMA) and stabilised by prophylactic osteosynthesis. A finite element model of the femur–cement–implant assembly was created based on the CT data of a real patient. Six model variants were analysed, differing in fixation device (NCB locking plate vs. intramedullary nail) and cortical window shape (rectangular with sharp corners, rectangular with fully rounded ends, hexagonal with sharp corners). The analysis was performed in ANSYS under static loading corresponding to single-leg stance. The evaluated parameters included von Mises stress in the implants and screws, von Mises strain in cortical bone tissue classified according to Frost’s hypothesis, structural stiffness, and safety against static failure. The results showed that intramedullary nailing exhibits 3–4 times lower implant stress, higher stiffness, and more uniform load transfer to the screws. Both fixation strategies generate comparable strain distribution in the cortex, with the predominance of the resorption zone being an inherent property of the cemented defect. A rounded cortical window shape reduces stress concentration at the fenestration edges by approximately 40 %. All variants meet the requirements for static safety.
femur, bone defect, intralesional curettage, bone cement (PMMA), prophylactic osteosynthesis, locking plate, intramedullary nail, finite element method, Frost's hypothesis, stress concentration
Date of defence
08.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
C
Process of defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svou závěrečnou práci. Následně byly přečteny posudky vedoucího a oponenta spolu s přiloženými dotazy k závěrečné práci, které byly studentem zodpovězeny. Po zodpovězení doplňujících dotazů bylo přistoupeno k odborné rozpravě. Vzhledem ke komplexnosti celého modelu by bylo záhodno použít submodeling, na vhodném obrázku zkuste jeho použití demonstrovat. Na začátku práce bylo porovnáváno napětí na šroubu a na dlaze, popište oblasti maximálního zatížení. Proč byla použita podmínka HMH a nedošlo použitím této podmínky ke zhoršení kvalitativního popis modelu? Jak porovnáváte různé zátěžné stavy vzhledem k různým materiálům? Jaká je biomechanická výhoda hřebu? Vyjádřit se k provedené citlivostní analýze a konvergenci sítě. Po zodpovězení všech dotazů bylo vystoupení hodnoceno jako: B-Velmi dobře.
Language of thesis
Czech
Faculty
Fakulta strojního inženýrství
Department
Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics
Study programme
Engineering Mechanics and Biomechanics (N-IMB-P)
Specialization
Biomechanics (BIO)
Composition of Committee
prof. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. (předseda) prof. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda) prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen) prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (člen) prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen) doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen) prof. RNDr. Matej Daniel, Ph.D. (člen) Ing. László Iván, Ph.D. (člen) doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Petr Marcián, Ph.D.
Grade proposed by supervisor: B
Reviewer’s reportIng. Jindřich Šafran
Grade proposed by reviewer: D
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová