Modelagem computacional da coluna torácica em idade infantil : avaliação da contribuição da cifose retificada no possível desenvolvimento da escoliose idiopática do adolescente

• Autor(a) principal: Tainan Medeiros Brandão
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/49302
• topic: Coluna vertebral; Disco intervertebral; Hiperelasticidade; Método dos elementos finitos; Escoliose; Engenharia de estruturas; Coluna vertebral; Escoliose; Método dos elementos finitos

A coluna vertebral é uma estrutura complexa e fundamental para o movimento e estabilidade do corpo humano. A escoliose idiopática do adolescente é uma deformidade da coluna vertebral que atinge a população de 10 a 16 anos e não há causa totalmente conhecida. Entretanto, alguns autores atrelaram o desenvolvimento e/ou progressão da doença com a hipocifose na região torácica. O Método dos Elementos Finitos vem sendo largamente utilizado para investigar o comportamento biomecânico da coluna vertebral e são muitos os estudos que tentam entender a mecânica da Escoliose Idiopática do Adolescente. Nesse contexto, o presente estudo se propõe a investigar numericamente, através do Método dos Elementos Finitos, a biomecânica da coluna torácica com geometria infantil, em condição de cifose normal e retificada, sob diversas condições de carregamento. Para melhor entendimento do tema foi elaborada uma revisão bibliográfica sobre a coluna vertebral humana, a Escoliose Idiopática do Adolescente, fundamentos de Mecânica do Contínuo, Método dos Elementos Finitos e estado da arte. Para definição da malha de elementos finitos foi desenvolvido um estudo preliminar da unidade funcional de coluna T7­T8 para estudo de convergência e qualidade de malha. Em seguida foram desenvolvidas as malhas de elementos finitos para os seguimentos em cifose e retificado. As vértebras dos modelos foram simuladas como materiais elásticos lineares e os discos intervertebrais como materiais hiperelásticos isotrópicos. Apesar de saber que os discos intervertebrais são estruturas não lineares com comportamento anisotrópico devido às fibras de colágeno, estudos preliminares aqui efetuados demonstraram que as propriedades isotrópicas hiperelásticas representam mais adequadamente o problema proposto em termos de deformação. Além do carregamento axial fisiológico foram aplicados no platô superior da vértebra T5 momentos de flexão e extensão. Por fim, os resultados mostraram maior instabilidade do segmento retificado, principalmente quando exposto a carregamentos de extensão, com maiores deslocamentos e deformações. Ainda, o deslocamento lateral da coluna, característica da escoliose, foi mais expressivo no segmento retificado, o que intensifica a hipótese de que a retificação da cifose pode estar atrelada ao desenvolvimento e/ou progressão da escoliose. Finalmente, apesar das limitações inerentes a este estudo, a simulação computacional aqui apresentada é coerente com os dados da literatura e se mostra uma ferramenta adequada para estudos biomecânicos da coluna.