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Dissertação

{en_GB=Biomechanics of the Total Knee Replacement: Predicting the effect of the tibial component´s alignment in the fixation of the implant} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O desalinhamento da componente tibial no plano sagital é uma das causas de falha na artroplastia total de joelho (ATJ). O objetivo desta tese foi desenvolver um estudo computacional do efeito mecânico deste desalinhamento, de modo a melhorar o procedimento cirúrgico da ATJ, levando a uma maior fiabilidade da prótese e a menores complicações pós-operatórias. Para alcançar este objectivo, analisou-se a tensão de corte nas interfaces do cimento fazendo variar a inclinação da componente tíbial no plano sagital, de modo a avaliar de que forma a inclinação influencia na fixação do cimento entre o osso e o implante. Foram criados dois modelos geométricos: uma representação real 3D da tíbia e dos respectivos componentes tibiais (modelo realista); e um modelo simplificado para uma melhor compreensão do comportamento na interface. Ambos os modelos foram submetidos a uma Análise de Elementos Finitos, variando as inclinações no plano sagital a partir de uma inclinação anterior de 6° até uma inclinação posterior de 4°, com incrementos de 1°. Além disso, foram considerados dois casos de carga diferentes e duas configurações de interface. Os resultados para o modelo simplista mostram uma concordância com os pressupostos clínicos. De um modo geral, a tensão de corte aumenta com o aumento da inclinação no plano sagital, o que poderia indicar uma possível causa de falha. O modelo realista também foi analisado, sendo estes resultados pouco conclusivos. Uma investigação adicional sobre a estabilidade do componente tibial é necessária para relacionar a inclinação no plano sagital com a performance da prótese. , en=Misalignment of the tibial component in the sagittal plane is one of the causes for the failure of Total Knee Arthroplasty (TKA). The aim of this thesis was to develop a computational study of the mechanical effect of this misalignment, in order to improve the TKA procedure, leading to higher reliability of the prosthesis and lower post-surgery complications. To achieve this goal, the shear stress on cement interfaces was analysed, by varying the tibial slope in the sagittal plane, in order to assess in which way the slope influences the fixation of the cement between the bone and implant. Two geometric models were created: an actual 3D representation of the tibia and the respective tibial components (realistic model); and a simplified model for a better understanding of the interface behaviour. Both models were subjected to a Finite Element Analysis (FEA), varying the slopes in the sagittal plane from an anterior slope of 6° to a posterior slope of 4°, with increments of 1°. Moreover, two different load cases and two interface configurations were considered. The results for the simplified model show an agreement with the clinical assumptions. Generally, the shear stress increases with the increase of the slope, which may indicate a possible cause of failure. The realistic model was also analysed, being these results somewhat inconclusive. Further investigation on the tibial component stability is needed to relate the slope in the sagittal plane with the prosthesis performance. }
Keywords: {pt=Biomecânica, Artroplastia Total do Joelho, Método de Elementos Finitos, Inclinação, Plano Sagital, Interface Osso-implante., en=Biomechanics, Total Knee Arthroplasty, Finite Element Method, Slope, Sagittal Plane, Cement Interfaces.}

Discussão: dezembro 9, 2014, 16:0