Dissertação

Finite Element Analysis of the ACL-deficient knee EVALUATED

A rotura do ligamento cruzado anterior (LCA) é uma lesão grave e cuja frequência tem vindo a aumentar nos últimos anos. Para compreender as causas e as consequências desta lesão é fundamental perceber qual o papel do LCA no joelho. Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento do joelho humano após lesão do LCA, através do método dos elementos finitos. Para tal, é utilizado um modelo tridimensional da componente tibiofemoral do joelho, com e sem LCA, ao qual são aplicadas cargas que evidenciam a função do ligamento. Os ligamentos foram modelados através de dois modelos constitutivos hiperelásticos distintos: o modelo isotrópico de Marlow e o modelo anisotrópico de Holzapfel-Gasser-Ogden (HGO). Ambos foram ajustados às mesmas curvas de tensão-deformação. Os parâmetros do modelo HGO foram obtidos através duma rotina de otimização, implementada num processo iterativo entre o MATLAB e o Abaqus. A comparação dos resultados obtidos com os dois modelos constitutivos permitem concluir que o modelo HGO reproduz melhor o comportamento mecânico dos ligamentos. Apesar de verificadas algumas diferenças em termos quantitativos, o modelo de elementos finitos é capaz de produzir resultados cinemáticos e de força que verificam o papel do LCA como principal opositor ao movimento de translação anterior da tíbia (ou posterior do fémur). Para além disto, na ausência do ligamento é evidente a maior laxidão do joelho noutros graus de liberdade, em especial na rotação interna-externa da tíbia.
Ligamento Cruzado Anterior, Joelho, Método dos Elementos Finitos, Biomecânica

Dezembro 5, 2014, 17:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

CO-ORIENTADOR

João Orlando Marques Gameiro Folgado

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Paulo Rui Alves Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado