Estudo da viabilidade de conceito de artroplastia da anca resurfacing em material cerâmico

• Autor(a) principal: Azevedo, Adriana Cardoso
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/28688
• topic: Prótese de resurfacing; Anca; Nitreto de sílicio (Si3N4); Cerâmico; Compósito; Biomateriais; Artroplastia da anca

A artroplastia de resurfacing da anca (ARA) é um procedimento cirúrgico alternativo à artroplastia total da anca (ATA), desenvolvido para pacientes jovens, com vantagens como a facilitação de uma cirurgia de revisão futura e conservação óssea. Devido às reações adversas dos tecidos relacionadas com a presença de iões metálicos provenientes do material usado, este procedimento entrou em desuso. O presente trabalho consiste na proposta e desenvolvimento de um conceito inovador para uma prótese resurfacing da anca em material cerâmico face aos problemas associados aos atuais dispositivos em metal. Para este efeito foram estudadas as capacidades mecânicas e propriedades de um cerâmico à base de nitreto de silício (Si3N4) como potencial biomaterial com aplicação em artroplastia da anca. Numa primeira fase foram fabricados provetes através da mistura de pós de Si3N4 com ítria (Y2O3) e alumina (Al2O3) e sinterização sem pressão, para avaliação do comportamento mecânico em ensaios de compressão, flexão, dureza e tenacidade à fratura e avaliação microestrutural e composição em fases. O material produzido apresentou uma tensão de resistência à compressão média de 1750 MPa, uma tensão de resistência à flexão de 712 MPa, uma dureza de 15 GPa e uma tenacidade à fratura entre 5,9-8,4 MPa.m0,5. Este material produzido possui um módulo de Young de 303 GPa, e um coeficiente de Poisson de 0,28. As condições de produção a nível laboratorial são inferiores às existentes atualmente na indústria pelo que os resultados podem ainda ser melhorados. Numa segunda fase foram produzidos 2 kg de pós para fabrico de cilindros a partir dos quais os componentes acetabular e femoral do modelo de resurfacing foram obtidos por maquinação CNC das peças “em verde”. Após sinterização e acabamento manual, as peças foram implantadas em osso sintético, tendo sido obtidos ótimos resultados de alcance de movimentos da articulação prostética. Foi ainda realizado um ensaio de rutura numa componente femoral, considerando o pior cenário possível, sem suporte interno, tendo a prótese suportado uma carga máxima de 18 kN, próximo do relatado na literatura para o material cerâmico de referência. O resultado de uma simulação pelo método de elementos finitos em SolidWorks sugere uma tensão de rutura de cerca de 656 MPa. Concluiu-se deste estudo que o cerâmico de Si3N4 produzido tem potencial para aplicação em artroplastia de resurfacing da anca quando comparado como os dispositivos de metal e com os cerâmicos atualmente utilizados na área ortopédica. O trabalho desenvolvido apresenta um conceito com grande potencial que motiva a continuação da sua investigação.