Dissertação
{pt=Fadiga de Osso Trabecular: Desenvolvimento de uma Metodologia Experimental} {} EVALUATED
{pt=O osso está sujeito a fadiga pela ação de cargas cíclicas, resultantes de repetidas atividades diárias. In vivo, as solicitações do dia-a-dia podem originar danos microscópicos no osso, denominados microfissuras. Normalmente, as microfissuras são eficientemente reparadas pelo processo de remodelação óssea. Contudo, em caso de doença ou idade avançada, a remodelação óssea pode estar comprometida, conduzindo ao aumento do risco de fratura por fadiga, uma das causas possíveis de fratura do osso humano. Os mecanismos de fratura por fadiga encontram-se por clarificar. O objetivo do presente trabalho consistiu na realização de ensaios de fadiga, em osso trabecular humano, para estudo do seu efeito nas propriedades mecânicas do osso. Uma revisão das publicações científicas revelou que não se encontra estabelecido um protocolo experimental para estes ensaios. Sem um procedimento definido, a realização do presente trabalho foi assolada por dificuldades experimentais que levaram ao desenvolvimento de uma metodologia experimental com reprodução das condições fisiológicas de carga presentes nos ossos, utilizando deltasigma/E0=0,0015 durante aproximadamente 260000 ciclos. As dificuldades encontradas deveram-se a limitações do equipamento disponível. Para validação da metodologia, foram ensaiadas 5 amostras de osso trabecular provenientes de indivíduos com coxartrose. A microestrutura e nanoestrutura ósseas foram observadas, antes e após os ensaios fadiga, por Microscopia Eletrónica de Varrimento e Microscopia de Força Atómica, respetivamente. Após os ensaios, apenas 4 amostras apresentaram indícios de fadiga. A ausência de indícios de fadiga pode relacionar-se com a heterogeneidade do osso trabecular, um material com características únicas que contribuem para a complexidade da sua análise mecânica. , en=During daily activities, bones experience fatigue as a result of repeated cyclic loading which can be responsible for the appearance of microdamage in bone, such as microcracks. Usually, bone remodelling efficiently repairs microcracks. However, in cases of illness or age-related fragility, bone remodelling can be compromised leading to an increase of the risk of fatigue fracture, one of the possible causes of fracture in bone. The mechanisms of fatigue fracture remain unknown. The aim of the present work was the performance of fatigue testing in trabecular bone in order to study its effect in bone mechanical properties. A review of the main scientific publications revealed that it has not yet been established an experimental protocol for fatigue testing. Without a defined procedure to rely on, experimental difficulties have emerged which led to the creation and development of an experimental methodology that reproduced the physiological loading conditions present in bones, using deltasigma/E0=0.0015 during approximately 260000 cycles. The experimental difficulties found were motivated by technical limitations related with the equipment available. To validate the developed methodology, 5 trabecular bone specimens with coxarthrosis disease were tested in compressive fatigue. Bone microstructure and bone nanostructure were observed before and after fatigue testing, by scanning electron microscopy and atomic force microscopy, respectively. After testing, fatigue evidences were observed in 4 specimens. The absence of fatigue evidences in the specimens may be related with the inner heterogeneity of trabecular bone, a material with unique characteristics, which can therefore contribute to its complexity to analyse. }
junho 12, 2012, 0:0
Orientação
CO-ORIENTADOR
Pedro Miguel Gomes Abrunhosa Amaral
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar
