Dissertação
{en=Biomechanics of the Total Ankle Arthroplasty: Stress Analysis and Bone Remodeling} {} EVALUATED
{pt=A artroplastia total do tornozelo (ATT) surge como alternativa à artrodese no tratamento da artrite em estadio avançado no tornozelo. No entanto, as próteses do tornozelo ainda não são amplamente aceites e não apresentam o mesmo sucesso registado nas próteses da anca, do joelho ou até do ombro. Desta forma, o objectivo deste trabalho é a criação de um modelo de elementos finitos do tornozelo, de forma a estudar a influência de duas próteses, Agility™ (considerando dois modelos diferentes) e S.T.A.R.™, na distribuição de tensões e na remodelação óssea. O trabalho envolveu a modelação geométrica e de elementos finitos do tornozelo e das próteses, Agility™ e S.T.A.R.™. De seguida, os modelos que simulam a ATT foram criados. Posteriormente foi feita a análise de tensões e o modelo de remodelação óssea desenvolvido no IDMEC/IST foi usado para determinar a distribuição de densidade óssea no tálus e na tibia. Os resultados indicaram que o novo modelo da prótese Agility™ apresenta um melhor desempenho que o antigo modelo. No entanto, ambas as próteses (especialmente a Agility™) excederam a tensão de contacto recomendada para o componente intermédio/polietileno (10 MPa). Além disso, após a inserção das próteses, as tensões aumentaram perto da superfície ressecada no tálus, contribuindo para o loosening e subsidência do componente talar. Relativamente à análise de remodelação óssea, ambas as próteses mostraram evidências de que podem originar o efeito de stress shielding. Concluindo, estas próteses apresentam algumas características que ainda não foram analisadas, sendo que a configuração óptima não é actualmente conhecida., en=The total ankle arthroplasty (TAA) is an alternative procedure to the arthrodesis in the treatment of advanced arthritis in the ankle joint. However, the total ankle prostheses are not yet widely accepted and do not have the same success rate of the hip, knee or even shoulder prostheses. Thus, the aim of this work is the development of a finite element (FE) model of the ankle joint complex (AJC) in order to study the influence of two different prostheses, Agility™ (considering two different designs) and S.T.A.R.™, on the stress distribution and bone remodeling. This work involved the geometric and FE modeling of the AJC and the prostheses, Agility™ and S.T.A.R.™. Subsequently, the models simulating the TAA were created. Then, stress analysis was performed, and the bone remodeling model developed in IDMEC/IST was used to determine the bone density distribution in the talus and tibia. The results indicated that the new design of Agility™ prosthesis has better performance than the old design. However, both prostheses (especially Agility™) exceeded the contact stress recommended for the intermediate/polyethylene component (10 MPa). Moreover, after the insertion of both prostheses, the stresses increased near the resected surface in the talus, which may contribute to early loosening and subsidence of the talar component. Regarding the bone remodeling analysis, both prostheses showed evidences that may lead to stress shielding effect. In conclusion, these prostheses still have some untested features and the optimal configuration is currently not known.}
junho 14, 2013, 13:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
CO-ORIENTADOR
João Orlando Marques Gameiro Folgado
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar
