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Dissertação

{pt=Analysis of bone remodeling in the tíbia after total knee prosthesis} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A artroplastia total do joelho é uma das cirurgias ortopédicas com maior taxa de utilização. A perda de osso na tíbia devido à componente tibial é uma das preocupações em relação ao sucesso da prótese do joelho. O objectivo deste trabalho é avaliar a remodelação óssea que ocorre na tíbia após uma artroplastia total do joelho. O osso foi modelado como um material poroso caracterizado pela sua densidade relativa em cada ponto do domínio. A lei de remodelação óssea utilizada foi baseada num problema de optimização de topologia, em que o osso se adapta na tentativa de obter a estrutura mais rígida, sendo a massa total regulada pelo custo metabólico associado à sua manutenção. A utilização do método de EF juntamente com o modelo de remodelação óssea desenvolvido no IST permitiu analisar a situação fisiológica do osso, e também o seu comportamento em diferentes cenários de intervenção cirúrgica. Os resultados obtidos mostraram que a distribuição de densidades do osso nas zonas adjacentes à componente tibial é dependente da configuração da haste e modo de fixação. O uso de hastes longas (cimentadas e não cimentadas) é acompanhado por um evidente efeito de blindagem de tensões (stress shielding) na zona proximal, conduzindo a uma redução significativa na densidade do osso. Verificou-se também uma elevada concentração de tensões junto da extremidade distal da haste, com consequente hipertrofia do osso na região da ponta. No caso da haste curta (standard) houve uma tendência para manter um processo de remodelação óssea próximo do fisiológico., en=Total knee arthroplasty is a surgical treatment with one of the highest usage rate, making it the gold standard treatment for advanced osteoarthritis of the knee. The loss of bone in the tibia due to tibial component is one of the concerns about the success of the knee prosthesis. The purpose of the present work is to evaluate the bone remodeling that occurs in the tibia after total knee arthroplasty. Bone was modeled as a porous material characterized by its relative density at each point of the domain. The bone remodeling law was derived from a topology optimization problem, in which bone self-adapts in order to achieve the stiffest structure, being the total bone mass regulated by the metabolic cost associated with bone maintenance. By using the FE method together with the bone remodeling model developed in IST it was possible to analyze the physiological situation of bone, and also its behavior in different surgical scenarios. The results showed that the distribution of bone densities around prosthesis? tibial component depends on the stem configuration and fixation mode. The use of long stems (cemented and uncemented) causes a clear stress shielding of the proximal tibia, leading to a significant reduction of bone density. It was also verified a high stress concentration close to the distal tip of the stem, with consequent hypertrophy of bone at the tip region. For short stems (standard) a tendency for maintaining bone remodeling process of the host bone close to physiological was noticed. }
Keywords: {pt=Biomecânica; Artroplastia total do joelho; Remodelação óssea; Método de EF., en=Biomechanics; Total knee arthroplasty; Bone remodeling; FE method.}

Discussão: novembro 15, 2011, 11:30