Investigação do comportamento mecânico de scaffolds utilizados no tratamento de fraturas ósseas
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13174 |
Resumo: | Scaffolds are implants used to accelerate the bone regeneration process of fractured bones. These components, developed in a research area called Bone Tissue Engineering, are designed to mimic human bone both in its composition and mechanical properties and are composed of biocompatible and biodegradable materials that have a manipulable shape whose function is to assist the regeneration of the desired site providing a temporary structure that facilitates cell union, proliferation and differentiation at the region and subsequently is absorbed and eliminated by the body after bone regeneration at the site. This study used the finite element method to investigate the mechanical behavior of scaffolds and the objective of the work was to compare the numerical results with the experimental data and to evaluate and determine the stiffness of the modeled scaffold configurations. It was concluded that of the two configurations composed of the same material, one having an organizational structure composed of cylinders and the other with hexagons, the latter exhibited a superiority in relation to rigidity and weight. However, the mechanical properties of the scaffolds proved to be inferior to those considered ideal in the literature, showing that the pure material studied is not the most suitable, but a composite. The need to refine the model was also seen, as a significant error was observed between the simulations and the real experiment, in addition to studying other types of loads to obtain a better understanding of the material's behavior. Despite this, it was possible to conclude that the finite element method is a tool that helps to understand complex problems with the ability to reduce time and cost in analysis, resulting in more efficient and less invasive medical procedures and treatments, providing a higher quality of life for the patient. |
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Liu, JamesMalavolta, Alexandre Tácitohttp://lattes.cnpq.br/8477313173581967http://lattes.cnpq.br/81823730315176632feb59b8-e3d9-41a5-98e4-54d8daaa1bba2020-08-20T14:21:09Z2020-08-20T14:21:09Z2020-08-10LIU, James. Investigação do comportamento mecânico de scaffolds utilizados no tratamento de fraturas ósseas. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13174.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13174Scaffolds are implants used to accelerate the bone regeneration process of fractured bones. These components, developed in a research area called Bone Tissue Engineering, are designed to mimic human bone both in its composition and mechanical properties and are composed of biocompatible and biodegradable materials that have a manipulable shape whose function is to assist the regeneration of the desired site providing a temporary structure that facilitates cell union, proliferation and differentiation at the region and subsequently is absorbed and eliminated by the body after bone regeneration at the site. This study used the finite element method to investigate the mechanical behavior of scaffolds and the objective of the work was to compare the numerical results with the experimental data and to evaluate and determine the stiffness of the modeled scaffold configurations. It was concluded that of the two configurations composed of the same material, one having an organizational structure composed of cylinders and the other with hexagons, the latter exhibited a superiority in relation to rigidity and weight. However, the mechanical properties of the scaffolds proved to be inferior to those considered ideal in the literature, showing that the pure material studied is not the most suitable, but a composite. The need to refine the model was also seen, as a significant error was observed between the simulations and the real experiment, in addition to studying other types of loads to obtain a better understanding of the material's behavior. Despite this, it was possible to conclude that the finite element method is a tool that helps to understand complex problems with the ability to reduce time and cost in analysis, resulting in more efficient and less invasive medical procedures and treatments, providing a higher quality of life for the patient.Scaffolds são implantes utilizados para acelerar o processo de regeneração óssea de ossos fraturados. Estes componentes, desenvolvidos em uma área de pesquisa denominada de Engenharia de Tecido Ósseo, são projetados para imitar o osso humano tanto na sua composição como propriedade mecânica e são compostos por materiais biocompatíveis e biodegradáveis que possuem formato manipulável cuja função é auxiliar a regeneração do local desejado proporcionando uma estrutura temporária que facilite a união, proliferação e diferenciação celular na região e posteriormente sendo absorvida e eliminada pelo organismo após a regeneração óssea no local. Este estudo fez uso do método dos elementos finitos para investigar o comportamento mecânico de scaffolds e o objetivo do trabalho foi comparar os resultados numéricos com os dados experimentais e avaliar e determinar a rigidez das configurações de scaffolds modeladas. Concluiu-se que das duas configurações compostas pelo mesmo material, uma possuindo uma estrutura organizacional composta por cilindros e outra por hexágonos, a última exibiu uma superioridade em relação a rigidez e peso. No entanto, as propriedades mecânicas dos scaffolds se mostraram inferiores aos considerados ideais pela literatura, mostrando que o material puro estudado não é o mais indicado, mas sim um compósito. Também viu-se a necessidade em refinar o modelo pois foi observado um erro significativo entre as simulações e o experimento real, além de estudar outros tipos de carregamentos para se obter uma melhor compreensão do comportamento do material. Apesar disso, foi possível concluir que o método dos elementos finitos é uma ferramenta que auxilia na compreensão de problemas complexos com a capacidade de reduzir tempo e custo nas análises, resultando em procedimentos e tratamentos médicos mais eficientes e menos invasivos, proporcionando uma maior qualidade de vida para o paciente.porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Mecânica - EMecUFSCarCC0 1.0 Universalhttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/info:eu-repo/semantics/openAccessMétodo dos elementos finitosScaffoldsFratura ósseaTensãoDeformaçãoFinite element methodBone fractureStressStrainENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::BIOMATERIAIS E MATERIAIS BIOCOMPATIVEISENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAInvestigação do comportamento mecânico de scaffolds utilizados no tratamento de fraturas ósseasInvestigation of the mechanical behavior of scaffolds used in the treatment of bone fracturesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600f57263b7-2d6a-45bc-bc41-1bfbac715f2freponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8701https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13174/2/license_rdf42fd4ad1e89814f5e4a476b409eb708cMD52ORIGINALTrabalho de Conclusão de Curso - Investigação do Comportamento Mecânico de Scaffolds Utilizados no Tratamento de Fraturas Ósseas.pdfTrabalho de Conclusão de Curso - Investigação do Comportamento Mecânico de Scaffolds Utilizados no Tratamento de Fraturas Ósseas.pdfapplication/pdf7197300https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13174/1/Trabalho%20de%20Conclus%c3%a3o%20de%20Curso%20-%20Investiga%c3%a7%c3%a3o%20do%20Comportamento%20Mec%c3%a2nico%20de%20Scaffolds%20Utilizados%20no%20Tratamento%20de%20Fraturas%20%c3%93sseas.pdf0327832350bed82c36023ef7c3c95c16MD51TEXTTrabalho de Conclusão de Curso - Investigação do Comportamento Mecânico de Scaffolds Utilizados no Tratamento de Fraturas Ósseas.pdf.txtTrabalho de Conclusão de Curso - Investigação do Comportamento Mecânico de Scaffolds Utilizados no Tratamento de Fraturas Ósseas.pdf.txtExtracted texttext/plain75541https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13174/3/Trabalho%20de%20Conclus%c3%a3o%20de%20Curso%20-%20Investiga%c3%a7%c3%a3o%20do%20Comportamento%20Mec%c3%a2nico%20de%20Scaffolds%20Utilizados%20no%20Tratamento%20de%20Fraturas%20%c3%93sseas.pdf.txt42368cef4ddfa534d738b5a3a414b4caMD53THUMBNAILTrabalho de Conclusão de Curso - Investigação do Comportamento Mecânico de Scaffolds Utilizados no Tratamento de Fraturas Ósseas.pdf.jpgTrabalho de Conclusão de Curso - Investigação do Comportamento Mecânico de Scaffolds Utilizados no Tratamento de Fraturas Ósseas.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7539https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13174/4/Trabalho%20de%20Conclus%c3%a3o%20de%20Curso%20-%20Investiga%c3%a7%c3%a3o%20do%20Comportamento%20Mec%c3%a2nico%20de%20Scaffolds%20Utilizados%20no%20Tratamento%20de%20Fraturas%20%c3%93sseas.pdf.jpg6bdcaa0e2be1cbca4c045cb26f883c2aMD54ufscar/131742023-09-18 18:31:59.86oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13174Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:59Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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