Computational foot modeling for clinical assessment

• Autor(a) principal: Enrique Morales Orcajo
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AXYKRP
• topic: Corrida descalço; Modelos de materiais hiperelásticos; Ensaio de tecidos; Caracterização do tendão; Lesão por correr; Hallux valgus; Ensaio in-vitro; Modelagem 3D do pé; Simulação computacional; Caracterização do solado plantar; Método dos elementos finitos; Análise da fase de apoio da marcha; Análise de sensibilidade da força dos tendões; Biomecânica do pé; Biomecânica; Método dos elementos finitos; Pés; Engenharia mecânica

Esta Tese desenvolve um modelo de elementos finitos do pé humano completo e detalhado em três dimensões para avançar na direção de uma simulação computacional mais precisa que proporcione informação realista e relevante para a prática clínica. Desde o ponto de vista da engenharia, o pé humano é uma estrutura complexa de pequenos ossos, suportados por fortes ligamentos e controlada por uma rede de músculos e tendões. A barreira atual na simulação computacional do pé é a inclusão destas estruturas musculotendinosas nos modelos. Para avançar nesta direção, se cria um modelo de elementos finitos do pé completo e detalhado com geometria real da estrutura interna diferençando osso cortical e esponjoso, tendão, músculo, cartilagem e gordura. Se realizam ensaios experimentais dos tendões do pé e o solado plantar para determinar suas propriedades materiais e estruturais e caracterizar computacionalmente seu comportamento mecânico não lineal. Estes avanços estão orientados para a melhora da representação geométrica e caracterização do tecido dos componentes internos do pé. O modelo desenvolvido nesta Tese pode ser usado no campo da biomecânica, em áreas da ortopedia, lesões, tratamento, cirurgia e esporte. A pesquisa está estruturada por capítulos nos quais se desenvolvem pequenos avanços em direção ao objetivo principal da Tese enquanto se aplica o potencial destes avanços a casos particulares. Estas contribuições parciais na área dos ensaios experimentais são: a determinação de um conjunto completo de dados das propriedades mecânicas dos tendões do pé, a definição de um critério para quantificar as regiões da curva tensão-deformação do tendão e a análise da resposta à compressão do solado plantar em função da posição. E, na área da biomecânica clínica, as contribuições são: a investigação de um parâmetro do esqueleto como fator etiológico do hallux valgus, o estudo da sensibilidade da força dos cinco maiores tendões estabilizadores, o analise quase-estático da fase de apoio da marcha e o estudo do mecanismo de absorção da força de impacto do pé durante a corrida descalço a diferentes ângulos de impacto