Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Matos, Joana Filipa Ferreira de
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/27704
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica
id RCAP_bc8e3d3d25870dbab5319c9db5115010
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/27704
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Development of a 3D multibody system of the human lumbar spineMultibody systemsLumbar spineIntervertebral discBushing elementMovement analysisSistemas multibodyColuna lombarDiscos intervertebraisAnálise movimento616-079616.711Dissertação de mestrado integrado em Engenharia BiomédicaIn the present work, a three-dimensional multibody model of the lumbar spine was developed to analyse the force and torques that each intervertebral disc (IVD) is subjected during daily movements. The first work’s stage summarizes the literature review of the state-of-the-art of the multibody models of the spine. It was also characterized the anatomy of the spine, detailing at the vertebrae of the lumbar spine and sacrum, the facet joints, the intervertebral disc and the ligaments. The model is composed by five intervertebral discs, six vertebrae (L1 to S1), ligaments and facet joints. The vertebrae were simulated as rigid bodies, the intervertebral discs as bushing elements (with six degree-of-freedom), the ligaments as spring elements and the facet joints as separators. The spring constant of the bushing elements were characterized using data from a Finite Elements dedicated software, developed under the research project in which this work is inserted. To characterize the spring constant of the ligaments a curve of force-deformation found in the literature was used. After the model validation (with data found in the literature), it was possible to see how the force/torque is distributed along the intervertebral discs during several simulated movements: flexion, extension, lateral bending, axial rotation, traction and compression. Besides a healthy lumbar spine, it was also simulated a spine with fusion of L4L5 to calculate the percentage of variation of the force/torque that each IVD is subjected comparing with the healthy spine.No presente trabalho, um sistema multibody tri-dimensional da coluna lombar foi desenvolvido com o objetivo de analisar as forças e momentos a que cada disco intervertebral está sujeito durante movimentos diários. A primeira etapa do trabalho consistiu no resumo do estado-de-arte dos modelos multibody da coluna vertebral. Também foi caracterizada a anatomia da coluna vertebra, detalhando as vértebras da coluna lombar e o sacro, as facetas, o disco intervertebral e os ligamentos. O modelo é composto por cinco discos intervertebrais, seis vértebras (L1 até S1), ligamentos e facetas. As vértebras foram simuladas como sendo corpos rígidos, os discos intervertebrais como sendo bushing elements (com seis graus-de-liberdade), os ligamentos como sendo mola e as facetas como sendo separadores. As constantes de mola dos bushing elements foram caracterizadas usando dados gerados por um método de elementos finitos dedicado, no âmbito do projecto mais vasto em que este trabalho está inserido. Para caracterizar a contante de mola dos ligamentos usou-se curvas de força-deformação encontradas na literatura. Depois da validação do modelo (com dados encontrados na literatura), usou-se este para analisar a forma como os esforços (forças e momentos) se distribuem ao longo dos discos intervertebrais durante os movimentos simulados: flexão, extensão, rotação lateral, rotação axial, compressão e tração. Além da coluna saudável, também foi simulada a coluna vertebral com fusão L4L5 para a calcular a percentagem da variação da força/momento a que cada disco intervertebral está sujeito comparativamente com a coluna saudável.Claro, José Carlos PimentaFlores, PauloUniversidade do MinhoMatos, Joana Filipa Ferreira de20132013-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/27704eng201186136info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:19:26Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/27704Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:12:21.470808Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
title Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
spellingShingle Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
Matos, Joana Filipa Ferreira de
Multibody systems
Lumbar spine
Intervertebral disc
Bushing element
Movement analysis
Sistemas multibody
Coluna lombar
Discos intervertebrais
Análise movimento
616-079
616.711
title_short Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
title_full Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
title_fullStr Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
title_full_unstemmed Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
title_sort Development of a 3D multibody system of the human lumbar spine
author Matos, Joana Filipa Ferreira de
author_facet Matos, Joana Filipa Ferreira de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Claro, José Carlos Pimenta
Flores, Paulo
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Matos, Joana Filipa Ferreira de
dc.subject.por.fl_str_mv Multibody systems
Lumbar spine
Intervertebral disc
Bushing element
Movement analysis
Sistemas multibody
Coluna lombar
Discos intervertebrais
Análise movimento
616-079
616.711
topic Multibody systems
Lumbar spine
Intervertebral disc
Bushing element
Movement analysis
Sistemas multibody
Coluna lombar
Discos intervertebrais
Análise movimento
616-079
616.711
description Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica
publishDate 2013
dc.date.none.fl_str_mv 2013
2013-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1822/27704
url http://hdl.handle.net/1822/27704
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 201186136
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132558690091008

Registros relacionados