Academic literature on the topic 'Murtolujuus'

Tutkimuksessa sovellettiin erilaisia lujuusopin ja standardien mukaisia käytössä olevia väsymismitoitusmenetelmiä hitsi -ja ruuviliitoksilla kokoonpantuun maatalouskoneen suunnitteluun ja lujuuslaskentaan. Tutkimuksessa mitattiin kyntöauran rakenteisiin kohdistuvia kuormituksia venymäliuskamittausten avulla ja analysoitiin rakenteiden käyttäytymistä auran käytön aikana. Mitattujen kuormitusten perusteella arvioitiin alkuperäisen S355‑teräksestä valmistetun kyntöauran rakenneosien kestoikää. Auran runko-osat suunniteltiin uudelleen käyttäen S700-lujuusluokan rakenneputkea ja rakenneosille tehtiin väsymismitoitus mitattujen kuormitusten perusteella. Suunnitellun rakenteen mitoituksessa ja jännitysten laskennassa hyödynnettiin FE-menetelmää. Hitsaamalla liitettäviä osia oli muotoiltava uudelleen sallitun jännitystason saavuttamiseksi. Väsymismitoituksessa käytettiin lujuusopin mukaista yksinkertaistettua S‑N ‑käyrää, väsymiskestävyyteen vaikuttavia tekijöitä ja lovenmuotolukuja sekä standardien mukaisia väsymisluokkiin perustuvia menetelmiä hitsiliitosten mitoituksessa. Tutkimuksen tuloksena huomattiin, että suurin vaikutus kestoikään on liitoksen geometrialla ja hitsisauman jälkikäsittelyllä. Lisäksi havaittiin, että ehjän materiaalin väsymiskestävyys kasvaa, kun materiaalin murtolujuus kasvaa. Hitsiliitoksella väsymiskestävyys ei kuitenkaan kasva samassa suhteessa perusaineeseen verrattuna. Lujaa terästä käyttämällä rakenteen massa väheni, kun rakenteen kestävyys samalla parani.

Lihaprosentti on taloudellisesti tärkeimpiä ominaisuuksia sianjalostuksessa. Toisaalta luunmurtumat ja osteokondroosi aiheuttavat hylkäyksiä ruhontarkastuksessa. Lihakkuutta parannettaessa on oltava varma, ettei eläimille aiheuteta luusto- tai nivelongelmia. Tutkimuksen tavoite oli selvittää luuston lujuuden ja osteokondroosin periytyvyys ja tutkia, ovatko nämä kaksi korreloituneet lihakkuuteen. Luuston lujuuden geneettisestä vaihtelusta on erittäin vähän tietoja. Tutkimus kuului osana suurempaan hankkeeseen "Suomalaisen sian teuraslaadun kehittäminen, mittaus ja genetiikka". Aineisto koostui 426 maatiais- ja 326 yorkshiresiasta. Sukulaistiedot saatiin Faba Jalostukselta. Lihakkuusmittoja olivat Hennessy-lihaprosentti, vanha ja uusi koesikojen lihaprosentti ja eri lajitelmien saannot ruhosta. Murtolujuus mitattiin luiden kolmipistetaivutuksella ja osteokondroosi visuaalisesti. Aineisto analysoitiin ’restricted maximum likelihood’ –menetelmällä (DMU-ohjelma) soveltaen eläinmallia. Lihakkuusominaisuuksien periytymisasteet olivat kohtalaisia tai korkeita (0,15 – 0,42). Murtolujuuden periytymisaste (0,27) samoin kuin reisiluun alapään osteokondroosin (0,26) periytymisaste oli kohtalainen, joten niitä pystytään tarvittaessa valinnalla muuttamaan. Lihakkuuden ja murtolujuuden korrelaatio oli matala. Ei ole siis huolta siitä, että lihakkuuden parantaminen heikentäisi murtolujuutta. Sen sijaan lihakkuuden ja osteokondroosin korrelaatio oli epäsuotuisa. Parempaa lihakkuutta valittaessa on seurattava nivelten kunnon muutoksia.

Jalkaheikkous on hyvin yleinen sikojen hyvinvointiongelma ja se aiheuttaa sianlihan tuottajille taloudellista vahinkoa. PROHEALTH-hankkeen tavoitteena on löytää keinoja, joiden avulla voidaan vähentää sikojen jalkaheikkoutta ja nivelvaurioita (osteokondroosia). Tässä lihasikakokeessa tutkittiin erilaisten jalostustavoitteiden ja sukupuolen yhteyksiä sikojen jalkaheikkouteen ja osteokondroosin esiintymiseen.Tutkimuksessa käytettiin Figen Oy:n eläinaineksen sikoja ja selvitettiin kahden maatiaisrotuisen jalostuslinjan (Matriarkka tai Muskeli) ja sukupuolen (karju tai imisä) vaikutusta jalkaheikkouden ja osteokondroosin esiintymiseen. Jalostuslinjat muodostettiin samasta populaatiosta vanhempiensa keskimääräisten jalostusindeksien perusteella. Matriarkkalinjan sikojen vanhemmilla oli korkea H-indeksi (hedelmällisyys) ja Muskelilinjan sikojen vanhemmilla oli korkea K-indeksi (tuotanto-ominaisuudet ja teuraslaatu).Lihasikakokeessa 135 sikaa kasvatettiin 40 kg alkupainosta 120 kg loppupainoon. Siat kasvatettiin 11 sian karsinoissa sukupuolet erillään. Sioilla oli 5-vaiheinen yksilöllinen ruokinta (ad libitum), joka oli suunniteltu täyttämään jalostukseen kasvavien karjujen ravinnontarve. Sikojen sorkkien rakenne ja jalkojen virheasennot arvioitiin ja sioille tehtiin kävelytesti noin viikkoa ennen teurastusta. Verinäytteistä testattiin seerumin D-vitamiinin, fosforin, kalsiumin ja alkalisen fosfataasin pitoisuudet. Reisi- ja olkaluiden (n=270) nivelpintojen osteokondroosimuutokset luokiteltiin silmämääräisesti asteikolla 0–5 (0=ei muutoksia). Polvi- ja kyynärnivelten osteokondroosimuutokset luokiteltiin myös arvioimalla nivelestä sahattujen viipaleiden pinnat. Sian sorkan luista määritettiin ominaispaino ja murtolujuus. Tilastollinen malli sisälsi kiinteinä tekijöinä jalostuslinjan, sukupuolen, linja*sukupuolen ja satunnaisina tekijöinä erän, isän, pahnueen hierarkkisesti ja isän alla.Matriarkka- ja Muskelilinjojen siat kasvoivat keskimäärin 901 ja 870 g päivässä, rehuhyötysuhde oli 26.1 ja 25.8 MJ NE kg-1 ja lihaprosentti 62.8 ja 63.5% (P> 0.10). Jalostuslinjojen tai sukupuolten välillä ei ollut eroa jalkaheikkoudessa. Polvinivelen siivujen osteokondroosimuutosten jakaumassa ei ollut eroa jalostuslinjojen välillä, mutta karjuilla oli enemmän vakavampia osteokondroosimuutoksia kuin imisillä (P <0.02). Koko aineistoa tarkastellessa suurimmassa osassa (47.1%) kyynärnivelen nivelpinnoista oli osteokondroosiin viittaavia muutoksia (luokka 2). Vain 1.2% kyynärnivelen nivelpinnoista luokiteltiin normaaleiksi. Olkaluiden nivelpintojen osteokondroosimuutokset olivat vakavampia kuin reisiluiden nivelpintojen osteokondroosimuutokset. Tulokset osoittavat, että osteokondroosi on yleinen suomalaisilla maatiaisrodun sioilla ja karjuilla on enemmän osteokondroosia kuin imisillä. PROHEALTH-hanke on saanut rahoitusta Euroopan Unionin seitsemännestä tutkimuksen puiteohjelmasta (sopimusnro 613574).

Siipikarjatuotannossa on tarve tehostaa ravinteiden käyttöä ja vähentää typpi- ja fosforipäästöjä ympäristöön. Tehokkaimpia keinoja tilojen ravinnevirtojen tehostamisessa on ruokinnan täsmentäminen. Munivien kanojen ruokinta edellyttää suositusten mukaista valkuaisen, fosforin ja kalsiumin saantia, jotta lintujen luusto kehittyy normaalisti, linnut pysyvät terveinä, munan laatu hyvänä ja tuotanto kannattavana. Rehunoptimointia on nykyään kuitenkin tarkennettu. Keskimääräisen kokonaisfosforin pitoisuutta on laskettu ja rehuissa käytetään fytaasia edistämään fosforin hyväksikäyttöä. Rehujen kokonaisfosforipitoisuudet ovat usein jo alhaisemmat kuin ruokintasuosituksissa. Kaupallisten fytaasituotteiden valikoima on laajentunut viime vuosina, mutta niiden optimaalisista ja taloudellisesti kannattavista käyttömääristä yhdessä rehufosforin kanssa on vielä kovin niukasti tutkittua tietoa. Fytaasiannosta voidaan todennäköisesti nostaa jopa kolmin- tai nelinkertaiseksi tavalliseen verrattuna (ns. superdosing). Tällöin käyttökelpoisen fosforin ja kalsiumin pitoisuudet suurenevat fytaasin vaikutuksesta ja rehuihin voidaan lisätä vähemmän fosforia ja kalsiumia rehuaineena. Tilaseurannassa tavoite oli vähentää kanojen fosforin eritystä. Kokeessa tutkittiin kokonaisfosforin vähentämisen ja fytaasiannoksen suurentamisen vaikutuksia munivien kanojen fosforin eritykseen. Tutkimuksessa verrattiin kontrollirehua, jonka laskennallinen fosforipitoisuus on noin 5 g kg-1 ka ensimmäisessä rehuvaiheessa ja 4,3 g kg-1 ka toisessa rehuvaiheessa ja fytaasin käyttömäärä on 500 FTU, koerehuun, jossa laskennallisen kokonaisfosforin pitoisuutta laskettiin noin 16% molempiin rehuvaiheisiin ja fytaasiaktivisuus nostettiin kolminkertaiseksi Quantum Blue 10G- fytaasilla (ns. superdosing). Koe tehtiin varsinaissuomalaisella kanatilalla. Kanoja (LSL Lite) oli kokeessa aina yhdessä parvessa 32 500 kpl. Kanat elivät virikehäkeissä. Koe suoritettiin kahdessa osassa. Ensimmäinen parvi oli kokeessa 7.5.2018–6.1.2019 ja toinen parvi 1.4–13.10.2019. Kokeen kokonaiskesto oli 28 vk parvea kohden. Koe koostui neljästä 7 vk:n pituisesta jaksosta, joista kaksi oli koe- ja kaksi kontrollikäsittelyä. Jaksot toistettiin parville käänteisessä järjestyksessä. Lisäksi kokeessa oli kaksi rehuvaihetta. Ensimmäinen rehuvaihe oli 37–57 vk ikäisillä kanoilla ja toinen rehuvaihe 58–71 vk ikäisillä kanoilla. Toiseen rehuvaiheeseen laskettiin rehun kokonaisvalkuais- ja energiapitoisuutta. Kokeessa käytetyt rehut olivat täysrehuja. Rehunäytteistä analysoitiin rehun laatu, fosforipitoisuus ja fytaasiaktiivisuus, kanojen sontanäytteistä kivennäisaineet ja tuhka. Muna- ja luunäytteistä analysoitiin kivennäisaineet ja luista lisäksi murtolujuus. Kummastakin parvesta kanat myös punnittiin ennalta määritetyistä häkeistä kokeen alussa ja jokaisen jakson jälkeen. Lisäksi tila toimitti kanojen tuotantotietoja (esim. veden kulutus, rehunkulutus, lämpötila, elopaino) analysoitavaksi.

Abstract Hip fracture is a significant problem in health care incurring major costs to society. Therefore, it is necessary to study fracture mechanisms and develop improved methods to estimate individual fracture risk. In addition to conventional bone density measurements, computational finite element (FE) analysis has been recognized as a valuable method for studying biomechanical characteristics of a hip fracture. In this study, computed tomography (CT) based finite element methods were investigated and simulation models were developed to estimate experimental femoral fracture load and hip fracture type in a sideways fall loading configuration. Cadaver femur specimens (age 55–100 years) were scanned using a CT scanner and dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), and the femurs were mechanically tested for failure in a sideways fall loading configuration. CT images were used for generating the FE model, and DXA was used as a reference method. FE analysis was done for simulation models of the proximal femur in a sideways fall loading configuration to estimate the experimentally measured fracture load and fracture type. Statistical analyses were computed to compare the experimental and the FE data. Cervical and trochanteric hip fractures displayed characteristic strain patterns when using a FE model mainly driven by bone geometry. This relatively simple FE model estimation provided reasonable agreement for the occurrence of experimental hip fracture type. Accurate assessment between experimental and finite element fracture load (r2 =  0.87) was achieved using subject-specific modeling, including individual material properties of trabecular bone for bilinear elastoplastic FE models. Nevertheless, the study also showed that proximal femoral fracture load can be estimated with reasonable accuracy (r2 =  0.73) by a relatively simple FE model including only cortical bone. The cortical bone FE model was more predictive for fracture load than DXA and slightly less accurate than the subject-specific FE model. The accuracy and short calculation time of the model suggest promise in terms of effective clinical use
Tiivistelmä Lonkkamurtuma on huomattava ongelma terveydenhuollossa aiheuttaen merkittäviä kustannuksia yhteiskunnalle. Tämän vuoksi on tärkeää tutkia ja kehittää uusia yksilöllisen murtumariskin arviointimenetelmiä. Elementtimenetelmä on tehokas laskennallinen työkalu lonkkamurtuman biomekaanisten ominaisuuksien tutkimisessa. Tässä työssä tutkittiin ja kehitettiin tietokonetomografiaan perustuvia reisiluun simulaatiomalleja kokeellisten murtolujuuksien ja lonkkamurtumatyyppien arviointiin. Reisiluunäytteet (ikä 55–100 vuotta) kuvattiin tietokonetomografialaitteella ja kaksienergisellä röntgenabsorptiometrialla, jonka jälkeen reisiluut kuormitettiin kokeellisesti murtolujuuden ja murtumatyypin määrittämiseksi sivuttaiskaatumisasetelmassa. Tietokonetomografialeikekuvia käytettiin simulaatiomallien luomiseen, ja kaksienergistä röntgenabsorptiometriaa käytettiin vertailumenetelmänä. Reisiluun simulaatiomallit analysoitiin elementtimenetelmän avulla kokeellisten murtolujuuksien ja murtumatyyppien arvioimiseksi. Tilastoanalyysiä käytettiin verrattaessa kokeellista aineistoa ja simulaatioaineistoa. Reisiluun muotoon perustuva simulaatiomalli osoitti, että reisiluun kaulan ja sarvennoisen murtumilla on tyypilliset jännitysjakaumat. Tämän suhteellisen yksinkertaisen mallin murtumatyyppi oli lähes yhdenmukainen kokeellisen murtumatyypin kanssa. Reisiluun kokeellinen murtolujuus pystyttiin arvioimaan tarkasti (r2 =  0.87) käyttäen yksityiskohtaista simulaatiomallia, joka sisältää yksilölliset hohkaluun materiaaliominaisuudet. Toisaalta murtolujuus pystyttiin arvioimaan kohtuullisella tarkkuudella (r2 =  0.73) melko yksinkertaisellakin mallilla, joka käsittää ainoastaan kuoriluun. Kuoriluuhun perustuva malli oli tarkempi arvioimaan reisiluun kokeellista murtolujuutta kuin kaksienerginen röntgenabsorptiometria ja lähes yhtä tarkka kuin yksityiskohtaisempi simulaatiomalli. Mallin tarkkuus ja lyhyt laskenta-aika antavat lupauksia tehokkaaseen kliiniseen käyttöön

Abstract Hip fracture is the most severe complication of osteoporosis. The occurrence of hip fracture is increasing worldwide as a result of the ageing of the population. The clinical assessment of osteoporosis and to some extent hip fracture risk is based on the measurement of bone mineral density (BMD) using dual X-ray absorptiometry (DXA). However, it has been demonstrated that most hip fractures occurring after a fall involve non-osteoporotic populations and that the geometry plays a critical role in the fracture risk assessment. A potential alternative for the assessment of hip fracture risk is finite element modelling, which is a computational method allowing simulation of mechanical loading. The aim of this study was to investigate different finite-element (FE) methods for predicting hip fracture type and eventually hip failure load in the simulation of a fall on the greater trochanter. An experimental fall on the greater trochanter was performed on over 100 cadaver femurs in order to evaluate the failure load and fracture type. In all studies, assessment of BMD, measurement of geometrical parameters and generation of finite element models were performed using DXA, digitized plain radiographs and computed tomography scans. The present study showed that geometrical parameters differ between specific hip fracture types. FE studies showed feasible accuracy in the prediction of hip fracture type, even by using homogeneous material properties. Finally, a new method to generate patient-specific volumetric finite element models automatically from a standard radiographic picture was developed. Preliminary results in the prediction of failure load and fracture type were promising when compared to experimental fractures
Tiivistelmä Lonkkamurtuma on osteoporoosin vakavin seuraus. Lonkkamurtumatapaukset kasvavat maailmanlaajuisesti väestön ikääntymisen myötä. Osteoporoosin ja osin myös lonkkamurtumariskin kliininen arviointi perustuu luun mineraalitiheyden mittaamiseen kaksienergisellä röntgenabsorptiometrialla (Dual-energy X-ray absorptiometry, DXA). On kuitenkin osoitettu, että suurin osa kaatumisen seurauksena tapahtuvista lonkkamurtumatapauksista tapahtuu henkilöillä joilla ei ole todettua osteoporoosia, ja että myös luun muoto on tärkeä tekijä arvioitaessa lonkkamurtumariskiä. Laskennallinen mallintaminen elementtimenetelmällä mahdollistaa mekaanisen kuormituksen simuloinnin ja on potentiaalinen vaihtoehto lonkkamurtumariskin arviointiin. Tämän työn tarkoituksena on tutkia elementtimenetelmiä lonkkamurtumatyypin ja lopulta lonkan murtolujuuden ennustamiseksi simuloimalla kaatumista sivulle. Yli sataa reisiluuta kuormitettiin kokeellisesti murtolujuuden ja murtumatyypin määrittämiseksi. Luun mineraalitiheyden arviointi, muotoparametrien mittaus ja elementtimallit tehtiin käyttäen DXA:a, digitalisoituja röntgenkuvia ja tietokonetomografiakuvia. Tämä tutkimus osoittaa, että luun muotoparametrit vaihtelevat eri lonkkamurtumatyyppien välillä. Lonkkamurtumatyyppi voitiin ennustaa hyvällä tarkkuudella elementtimenetelmän avulla silloinkin, kun käytettiin homogeenisia materiaaliominaisuuksia. Lopuksi kehitettiin uusi menetelmä yksilöllisten kolmiulotteisten elementtimallien automaattiseen luontiin tavallisista röntgenkuvista. Alustavat tulokset lonkan murtolujuuden ja murtumatyypin ennustamisessa ovat lupaavia