Dissertação

{en_GB=Bone remodelling analysis of the tibia after a total knee arthroplasty} {} EVALUATED

{pt=A artroplastia total do joelho é um procedimento cirúrgico que constitui uma das principais soluções para a osteoartrite. É um procedimento bastante comum, com uma taxa de sucesso elevada, especialmente durante os primeiros anos após a cirurgia. A principal preocupação relativamente a esta cirurgia é o loosening dos componentes, que pode ocorrer devido à perda óssea na zona proximal da tíbia. Os componentes tibiais da prótese costumam incluir o prato metálico, o polietileno tibial e a haste standard. Outros componentes podem também ser usados, nomeadamente hastes longas ou uma sleeve. O objetivo deste estudo foi analisar o processo de remodelação óssea depois de uma artroplastia total do joelho, usando seis configurações de implantes diferentes, que incluem três tamanhos de hastes diferentes, com ou sem a presença da sleeve. Um modelo tridimensional da tíbia foi obtido a partir de imagens de uma TAC e os componentes das próteses foram modulados no Solidworks. Os casos de carga incluíram as forças de reação da articulação e as forças musculares, em seis instantes do ciclo de marcha. Os resultados obtidos depois das simulações de remodelação óssea foram analisados e as distribuições de densidades foram comparadas. Os resultados mostraram que as distribuições da tíbia implantada estão dependentes da geometria da prótese usada. Os modelos com a haste standard obtiveram valores baixos de variação da massa óssea, enquanto que as hastes longas levaram à formação óssea na diáfise e perda significativa nas zonas proximais da tíbia. A presença da sleeve aumentou os valores de reabsorção óssea. , en=Total Knee Arthroplasty is a surgical procedure that constitutes one of the solution treatments for osteoarthritis of the knee. It is an extremely common procedure, with a very high rate of success, especially during the first years after implantation. However, the main concern regarding this surgery is the aseptic loosening of the components, which can occur later on, due to the reduction in the proximal tibia’s bone mass. The tibial components currently used include the metallic tibial tray, the polyethylene insert and the standard stem. Additionally, other components can also be used, such as long stems and metaphyseal sleeves. The aim of this study was to analyse the bone remodelling process after a total knee arthroplasty, using six different implant configurations, which include three different stem lengths, with or without the presence of a sleeve. A three-dimensional model of the tibia was obtained from CT images and the prosthesis components were modelled in Solidworks. The applied loads included the knee joint reaction forces and muscle tendon forces at six time instances of the walking gait. The results obtained after the bone remodelling simulations were analysed and their density distributions were compared. The results showed that the density distribution of the implanted tibia depends on the prosthesis geometry. The models with the standard stem showed relatively low values of bone mass change, whereas long stems lead to bone apposition in the diaphysis and significant bone resorption in the proximal regions. The presence of the sleeve increased the values of bone resorption. }
{pt=Articulação do joelho, artroplastia total do joelho, método dos elementos finitos, stress shielding, remodelação óssea., en=Knee joint, total knee arthroplasty, finite element method, stress shielding, bone remodelling.}

Novembro 23, 2017, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Orlando Marques Gameiro Folgado

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Paulo Rui Alves Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado