Estudo biomecânico da artroplastia acetabular

• Autor(a) principal: Damas, Fábio Manuel Pereira
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/23697
• topic: Engenharia mecânica; Biomecânica; Artroplastia- Anca; Implantes ortopédicos

O estilo de vida cada vez mais sedentário, acumulando hábitos alimentares desapropriados tem incrementado problemas na articulação da anca. Os problemas mais comuns nesta articulação podem ser parcialmente associados a patologias como a artrite reumatóide e osteoartrose. Estas patologias em estados avançados/limite conduzem geralmente à realização da artroplastia da anca, cirurgia de substituição da articulação nativa por uma protésica. No entanto, esta solução cirúrgica tem revelado as suas limitações, especialmente do ponto de vista estrutural, estando normalmente o seu insucesso associado a fatores mecânicos como o desgaste e o efeito de stress-shielding, entre outros. A combinação destes fatores associados à osteólise, podem colocar em risco a fixação e capacidade de suporte ósseo limitando a termo a sobrevivência do componente acetabular, geralmente resultando na necessidade de efetuar uma artroplastia de revisão. Foi assim objetivo desta dissertação proceder a uma caracterização biomecânica da artroplastia acetabular da articulação da anca. Esta caracterização consistiu na avaliação comparativa do comportamento estrutural da articulação nativa e protésica para diferentes condições de carga, representativas de atividades fisiológicas comuns, identificando os principais riscos associados ao estado protésico. Procedeu-se ao desenvolvimento do modelo geométrico da Pélvis com base na segmentação de imagens de tomografia axial de um modelo físico em material compósito. Este modelo foi utilizado no desenvolvimento dos modelos de elementos finitos da articulação acetabular nativa e protésica, permitindo a caracterização dos estados de deformação óssea no osso cortical e esponjoso, e dos estados de tensão no componente acetabular e no cimento ósseo para diferentes condições de carga, correspondentes estas a diferentes fases do ciclo de marcha. O componente acetabular utilizado neste estudo foi de polietileno de ultra alta densidade, fixo ao osso com cimento ósseo, sendo este método o mais representativo dos processos artroplásticos acetabulares realizados. Complementarmente um modelo experimental foi desenvolvido com recurso ao modelo da Pélvis em osso compósito para avaliação das deformações no córtex, tendo sido estes resultados utilizados na validação/comparação com os obtidos nos modelos numéricos. Os resultados numéricos e experimentais das deformações no córtex evidenciaram uma boa correlação entre estes. Os resultados numéricos obtidos no osso cortical mostraram que o modelo protésico apresenta geralmente deformações mais elevadas que o modelo intacto, mas com valores máximos que não apresentam qualquer risco de falência deste por efeito de cargas cíclicas. No entanto, a magnitude das reduções das deformações no osso esponjoso no estado protésico relativamente ao intacto revela um forte efeito de stress-shielding, este associado a um potencial risco de perda de densidade óssea a termo. Relativamente ao componente acetabular e cimento ósseo, as tensões registadas não ultrapassam os limites de fadiga destes materiais, sendo que a probabilidade de risco de desgaste no primeiro ou fratura no segundo são reduzidas. Estes resultados indicam que ainda existe trabalho a realizar na otimização estrutural do componente acetabular por forma a reduzir ou eliminar os riscos identificados neste trabalho