Desenvolvimento de um método para montagem do sistema osso-prótese em modelos computacionais da artroplastia total do joelho

Autor: Oliveira, Henrique Rodrigues
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCUniversidade Federal de Santa CatarinaUFSC.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014.
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Desde a primeira artroplastia do joelho bem sucedida, em 1861, vários estudos vêm ajudando engenheiros e ortopedistas na melhoria das técnicas cirúrgicas e no projeto de instrumentos e implantes. Neste contexto, este trabalho vem contribuir com o desenvolvimento de um método que oriente a construção e o alinhamento de um modelo computacional (ossos-próteses) para estudos comparativos da articulação do joelho após uma cirurgia de Artroplastia Total do Joelho (ATJ). O método, quando aplicado na construção do modelo, atende às necessidades de cirurgiões e engenheiros ao fornecer uma ferramenta capaz de simular, mensurar e avaliar precisamente (quando comparada aos métodos experimentais) parâmetros biomecânicos e, assim, facilitar o desenvolvimento das técnicas cirúrgicas e do projeto de próteses de ATJ. O trabalho engloba todos os tecidos ósseos que compõem os membros inferiores e os tecidos moles mais atuantes na articulação patelofemoral: o ligamento patelar, o tendão patelar e o músculo quadríceps, bem como os componentes protéticos de ATJ. Além do método para a construção e o alinhamento da montagem ossos-próteses parametrizada, de acordo com um procolo cirúrgico de ATJ, o trabalho aborda, em paralelo ao método, a modelagem paramétrica do conjunto de implantes do tipo Movimento Guiado. Como forma de demonstrar algumas aplicações do método desenvolvido, foram realizados dois estudos de caso. O primeiro estudo compara o posicionamento do componente femoral com relação ao fêmur após dois protocolos cirúrgicos diferentes de ATJ. O segundo, já utilizando o modelo de corpos rígidos, faz avaliação estática das forças do contato patelofemoral em seis ângulos diferentes de flexão, reproduzindo um agachamento.
Since the pioneering knee arthroplasty has proven to be successful in 1861, a number of studies have been helping engineers and orthopaedists in order to improve surgical techniques and the design of devices and prosthesis. This paper aims to contribute to the development of a method which will guide the construction and alignment of a computational model (bone-prosthesis) targeting a comparative study after a total knee arthroplasty (TKA). This method, once applied in the model construction, is supposed to fulfill the needs of surgeons and engineers providing a tool capable of simulate, measure and evaluate more accurately (when compared to experimental methods) the biomechanical parameters in question, facilitating the development of surgical techniques, as well as the design of TKA prostheses. The applied method encompasses not only all lower limbs bone tissues, but also the patellofemoral joint soft tissues: patellar ligament, patellar tendon and quadriceps muscle, along with guide motion TKA prostheses components. Besides the method of parametric construction and alignment of bone-prosthesis assembly, in accordance with a TKA surgical protocol, this work proposed also, in parallel to the method, a parametric modeling to TKA prosthesis, of guide motion model. As a way to demonstrate some of the applications of the method being developed, two case studies were carried out. The first case compares the position of the femoral component relative to the femur after two different surgical protocols in TKA. The second case uses the rigid body model in order to evaluate statically the patellofemoral contact force considering six different flexion angles, replicating the movement of squatting.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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