Dissertação

Bone remodelling model including overload simulation EVALUATED

O osso é um tecido dinâmico que altera as suas características consoante o ambiente mecânico a que está sujeito. Segundo Julius Wollf, quando o estímulo mecânico é elevado, o osso aumenta a sua densidade; por outro lado, quando o estímulo é baixo, a densidade óssea diminui. Modelos de remodelação óssea têm vindo a ser desenvolvidos, a fim de modelar computacionalmente este comportamento. Contudo, em situações mecânicas extremas, o osso pode perder densidade devido à sobrecarga, o que não está presente na maioria dos modelos desenvolvidos. Este trabalho tem como objectivo o desenvolvimento de um modelo matemático de remodelação óssea que tenha em conta a diminuição de densidade devido à sobrecarga mecânica, utilizando a deformação como estímulo. O desempenho do modelo é avaliado e comparado com outros existentes na literatura. Para tal, um modelo de elementos finitos de duas vértebras e de um fémur são utilizados, com e sem próteses implantadas. Ambos os modelos matemáticos são testados com e sem sobrecarga incorporada e as diferenças obtidas analisadas. Os resultados obtidos são qualitativamente semelhantes para ambos os modelos matemáticos e é possível observar a diminuição da densidade devido à sobrecarga, maioritariamente nas regiões do osso em contacto com a prótese. Também é possível concluir que quando a prótese é implantada em osso de menor densidade este fenómeno é mais proeminente. Apesar de este trabalho ter permitido simular a sobrecarga óssea, testes mais complexos deverão ser feitos ao modelo para garantir o seu bom desempenho em casos de estudo reais.
Modelos de remodelação óssea, Sobrecarga mecânica, Método dos elementos finitos, Mecânica Computacional

Abril 12, 2018, 14:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Miguel Fernandes Quental

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Colaborador Docente

ORIENTADOR

João Orlando Marques Gameiro Folgado

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado