Análise numérica e experimental de ligações por parafusos metálicos do tecido ósseo cortical de cabra: fratura transversa

• Autor(a) principal: Justo, Daniela Margarida Vale
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/5837
• topic: Fémur; Cabra; Fratura; Elementos finitos (interface); Ensaio de flexão

Nesta Dissertação apresenta-se um estudo de caracterização numérico-experimental de um sistema de imobilização de uma fratura femoral transversa, com recurso a uma placa metálica interna, submetida a um ensaio de flexão em quatro pontos. Para o efeito, utilizou-se um fémur recolhido de um cadáver de cabra adulta, poucas horas depois de o animal ter sido submetida a eutanásia. O ensaio mecânico permitiu revelar o comportamento não linear do tecido ósseo cortical de cabra, decorrente do desenvolvimento do dano. A observação atenta da configuração dos implantes metálicos, designadamente dos parafusos bicorticais e da placa de osteossíntese, realizada depois do ensaio mecânico permitiu concluir que não ocorreu deformação plástica permanente. A análise minuciosa do tecido ósseo permitiu identificar as regiões do fémur onde teve lugar o desenvolvimento do dano. Estas regiões localizaram-se no plano que contém os centros dos furos destinados ao aperto dos parafusos bicorticais, que permitem a imobilização da placa de osteossíntese ao osso. Construiu-se um modelo de elementos finitos tridimensional da montagem analisada. Nesse modelo, dispuseram-se elementos coesivos no plano médio dos furos do osso, por se ter identificado o desenvolvimento de dano nessa zona do tecido ósseo. Também se dispuseram elementos coesivos a todo o perímetro dos furos do osso, por se ter observado fenómenos de arrancamento dos parafusos bicorticais ao longo do ensaio. Com o propósito expresso de se modelar o comportamento não linear motivado pela iniciação e desenvolvimento do dano no tecido ósseo, utilizou-se uma lei coesiva característica do tecido ósseo de outro modelo animal (bovino). Esta opção deveu-se ao facto de não se dispor dos parâmetros da lei de dano de modo misto (I+II) do tecido cortical de cabra. Empregaram-se, igualmente, propriedades elásticas do osso de bovino, bem como do aço inoxidável empregue no fabrico dos implantes metálicos. Para simular numericamente a iniciação e a propagação do dano no tecido ósseo, empregou-se uma rotina de modo misto (I+II). Esta simulação permitiu simular com rigor o desempenho desta montagem, nomeadamente a curva força-deslocamento. Outro aspeto relevante prendeu-se com a capacidade do modelo reproduzir de forma realista as regiões do fémur afetadas pelo dano, observadas nos ensaios mecânicos. O modelo numérico desenvolvido neste estudo poderá ser usado com o intuito de estudar novos cenários de imobilização de fraturas ósseas na prática cirúrgica. No entanto, este objetivo só poderá ser alcançado mediante a caracterização à fratura (modos puros I e II, e modo misto I+II) do tecido ósseo do animal (modelo) a utilizar.