Author(s):
Fernandes, Inês da Silva
Date: 2016
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10198/13598
Origin: Biblioteca Digital do IPB
Subject(s): Biomecânica do joelho; Artroplastia total do joelho; Durabilidade da prótese do joelho; Tomografia computorizada; Método dos elementos finitos; Domínio/Área Científica::Ciências Médicas::Biotecnologia Médica
Description
A artroplastia total do joelho é uma forma de tratamento muito eficaz na recuperação funcional da articulação do joelho. O comprometimento da capacidade funcional do joelho tem crescido significativamente devido ao aumento da longevidade da popula-ção. A artroplastia total do joelho tem vida finita, e fatores como a rotura mecânica dos materiais e o deslocamento da prótese podem comprometer o seu sucesso. Os fabrican-tes disponibilizam aos profissionais de saúde uma diversificada oferta no que diz respei-to a próteses do joelho, variando essencialmente na geometria e no tipo de material. Neste trabalho, utilizaram-se tomografias computorizadas de pacientes, que permitiram desenvolver modelos geométricos e com densidade óssea aproximada, para posterior inserção de uma prótese de joelho. Modelos computacionais 2D e 3D, submetidos à compressão por uma carga assimétrica, vão permitir eleger a melhor conjugação entre a geometria e o material, no desempenho da prótese. Quando o material da prótese é Co-Cr, material mais rígido, atinge as tensões mais críticas quando comparado com uma liga de titânio. Todas as geometrias testadas implicam deformação excessiva no osso trabecular, numa área de importante apoio à estrutura da prótese. A área de osso trabe-cular em cedência sofre um significativo efeito de bloqueio de tensões com consequên-cias como a sensação de dor pelo paciente e a perda de massa óssea. Sabe-se que a ar-troplastia total do joelho atinge a falência sobretudo pelo desgaste da prótese, porém o melhoramento da geometria e a escolha do material mais adequado podem desacelerar este processo.
Total knee arthroplasty is a very effective procedure of treatment on the functional knee joint recovery. The weakening of knee functional capacity has grown significantly due to increased longevity of the population. Total knee arthroplasty has a finite life and factors such as, material mechanical failure, and prosthesis displacement, can make vul-nerable its success. Manufacturers provide to the healthcare professionals, a wide choice in respect of the knee prosthesis, essentially varying the geometry and the material type. In this study, we used computed tomography images of patients, which led to the devel-opment of geometric models and with approximated bone density, for a future knee prosthesis insertion. The computational models (2D and 3D), subjected to compression due an asymmetric load, will allow to choose the best combination between geometry and material, in the performance of the prosthesis. When the material of the prosthesis is Co-Cr, more rigid material, ir reaches the most critical stress, as compared to a titanium alloy. All tested geometries suggest excessive deformation in the trabecular bone, near of the relevant support to the prosthesis structure. The trabecular bone area in yield stress, suffered a significant stress shielding effect, with consequences such as, the pain feeling and the bone mass loss, by the patient. It is known that total knee arthroplasty reaches the failure by wear of the prosthesis, but improving the geometry and choosing the most suitable material, this process could be delayed.