Dissertação

{en_GB=Influence of the characteristics of the implant on the stress distribution of the humerus after a shoulder resurfacing arthroplasty} {} EVALUATED

{pt=A artroplastia parcial do ombro (APO) tem ganho popularidade como uma alternativa à cirurgia de artroplastia do ombro convencional devido às suas vantagens, tais como, elevada preservação de osso e facilidade de cirurgia de revisão. Contudo, a inserção de uma prótese afeta a natural distribuição de tensões no osso sendo provável que ocorra remodelação óssea adversa. O objetivo deste trabalho é compreender a influência das características da prótese nos padrões de distribuição de tensões e deformações no úmero após uma artroplastia parcial do ombro. Para compreender esse facto, foram modeladas cinco próteses: um modelo standard, atualmente em utilização, dois modelos com a haste mais larga e mais fina, e dois modelos com a haste mais longa e curta. A inserção desses modelos foi simulada em cinco indivíduos. Foram desenvolvidos modelos de elementos finitos para analisar a distribuição de cargas no osso considerando as forças musculares e reações articulares para uma posição de abdução e flexão do membro superior. Os diferentes modelos foram analisados relativamente às tensões de Von Mises e à energia de deformação. Os resultados foram consistentes com a literatura, i.e, ocorre fenómeno de blindagem de tensões e deformações, aquando de uma cirurgia de APO. Os resultados indicaram que a prótese com a haste mais fina minimiza a diferença entre os padrões de distribuição de tensões e deformações do osso intacto e do osso implantado. Contudo, este estudo foca-se unicamente na blindagem de tensões e outros fatores relevantes, tais como a estabilidade mecânica, deverão ser abordados em estudos futuros. , en=The shoulder resurfacing arthroplasty (SRA) has gained popularity as an alternative to conventional shoulder arthroplasty surgery due to its advantages, such as, high bone stock preservation and ease of revision. Nonetheless, the implantation of a prosthesis affects the natural loading distribution in the bone which is likely to cause and adverse bone remodeling. The goal of this work is to understand the influence of the characteristics of the prosthesis on the stress and strain distribution patterns in the humerus after a shoulder resurfacing arthroplasty. In order to do so, five prostheses were modeled: a standard model, currently in use, two models with a larger and a thinner stem, and two models with a longer and smaller stem. The implantation of all these models was virtually simulated for five subjects. Finite element models were developed to analyze the loading distribution in the bone considering muscle and joint reaction forces for an abducted and flexed position of the upper limb. The different models were evaluated regarding the Von Mises stress and the strain energy density values. The results are consistent with the literature, i.e., stress shielding occurs when an SRA is performed. The results indicate that a prosthesis with a thinner stem minimizes the differences in stress and strain patterns between the intact bone and the implanted bone. However, this study focused only on stress shielding and other key factors, such as the mechanical stability, must also be addressed in future studies. }
{pt=Articulação do ombro, Artroplastia parcial do ombro, blindagem de tensões, blindagem de deformações, análise de elementos finitos., en=Shoulder joint, Shoulder resurfacing arthroplasty, Stress shielding, Strain shielding, Finite element analysis.}

Setembro 11, 2017, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Miguel Fernandes Quental

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Prof Auxiliar Convidado

ORIENTADOR

João Orlando Marques Gameiro Folgado

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado