Influência das características geométricas de parafusos pediculares nas tensões geradas na vértebra lombar L5

• Autor(a) principal: Araújo, Rita de Cássia Granzotto
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17142/tde-07022022-164652/
• topic: Elementos finitos; Finite elements; Força de arrancamento; Fotoelasticidade; Modelos; Models; Parafuso pedicular; Pedicular screw; Photoelasticity; Pullout strength; Vertebra; Vértebra

Parafusos pediculares são primordialmente responsáveis por manter a estabilidade de implantes na região posterior da coluna vertebral sob várias condições de carregamento. Diferentes fatores influenciam a integridade do conjunto osso-parafuso quando submetido a esses esforços, dentre eles estão as características morfométricas dos pedículos e propriedades geométricas dos parafusos. Parafusos cônicos foram projetados com o propósito de aprimorar a ancoragem ao pedículo e resistência mecânica em relação aos de configuração cilíndrica, entretanto, pesquisas indicam que a ancoragem de parafusos cônicos ao osso depende do tipo de conicidade existente. Este trabalho teve por objetivo avaliar a distribuição de tensões internas geradas no osso por parafusos com diferentes tipos de conicidade implantados em modelos anatômicos de vértebra L5, quando submetidos a uma força axial no sentido de arrancamento. Um exemplar apresenta alargamento do diâmetro interno na região próxima à cabeça (COP) e o outro apresenta afunilamento nos diâmetros interno e externo, na região distal, ou próxima à ponta (COD). Simulações computacionais foram executadas pelo Método dos Elementos Finitos em 4 modelos: 2 modelos planos obtidos pela seção da vértebra L5 na região de interesse e 2 modelos de vértebras íntegras instrumentados com cada parafuso. Os modelos planos foram validados pela técnica experimental da fotoelasticidade de forma qualitativa e quantitativa, em seguida foram empregados como base na modelagem das vértebras íntegras. Não foram observadas diferenças significativas nas médias das tensões cisalhantes provocadas pelos dois parafusos, porém, as simulações em vértebras íntegras revelaram que os maiores valores de tensão máxima principal foram atribuidos ao parafuso COD e estão localizados na interface osso-parafuso imediatamente próxima à ponta do implante. Os resultados obtidos sugerem que o afunilamento de parafusos pediculares em sua porção distal, próximo a ponta, pode ser um fator de concentração de tensão dentro do osso, o que desfavorece seu uso perante parafusos que não possuem essa característica. Além desse resultado, também foram observados que maiores valores de tensão foram geradas no osso cortical em relação ao osso trabecular, indicativo de que o osso cortical é responsável por suportar maior parte do carregamento aplicado, com isso, sua ausência pode reduzir a resistência da vértebra ao arrancamento.