Dissertação

{en_GB=Biomechanical Analysis of Fixation Devices for Lumbar Interbody Fusion} {} CONFIRMED

{pt=As doenças da coluna lombar são uma causa de incapacidade e, nesse âmbito, foram desenvolvidas diferentes abordagens à fusão lombar ao longo dos anos, em termos do procedimento cirúrgico, dos implantes e da fixação adicional. Embora seja um procedimento geralmente utilizado, a fusão tem riscos que os modelos de elementos finitos podem ajudar a compreeender melhor, como a degeneração do segmento adjacente. O objetivo deste trabalho foi a simulação da resposta biomecânica da coluna após uma fusão intersomática lombar oblíqua, usando um modelo idealizado de L3 a L5, desenhado em Solidworks e implementado em Abaqus. O modelo era composto pelas vértebras, disco intervertebral e ligamentos. O modelo intacto, o instrumentado e ambos os casos com as propriedades do disco alteradas para simular degeneração foram postos sob uma follower load de 100 N e um momento de 7.5 Nm para simular extensão, flexão, torsão e flexão lateral. A amplitude de movimentos e a tensão no disco adjacente e na instrumentação puderam então ser avaliados. O modelo bilateral teve um melhor desempenho em termos da restrição da amplitude de movimentos no segmento fundido e da menor tensão de Von Mises na fixação posterior. No entanto, são necessários estudos com modelos mais complexos para avaliar a capacidade dos modelos unilaterais e do modelo só com a cage para atingir um nível de fusão adequado. Não foram encontradas diferenças na tensão no disco adjacente para as diferentes fixações, mas a tensão aumentou depois da introdução da instrumentação, o que poderá levar à degeneração. , en=Disorders of the lumbar spine constitute a cause of disability. Different approaches to lumbar fusion have been developed throughout the years, in terms of the surgery procedure, the implants and the additional fixation. Although commonly used, fusion poses some risks, such as the degeneration of the adjacent segment. Finite Element models can be useful tools to increase the understanding of these problems. The objective of this work was the simulation of the biomechanical response of the spine after an Oblique Lumbar Interbody Fusion procedure. This was achieved using an idealized model of the L3 to L5 spine, designed in Solidworks® and implemented in Abaqus®. It comprised the vertebrae, intervertebral discs and ligaments. The intact model, the instrumented one and both of them with disc properties altered to represent degeneration, were then loaded with a follower load of 100 N and a moment of 7.5 Nm to simulate extension, flexion, axial rotation and lateral bending. The range of motion, stress on the adjacent disc and on the instrumentation could then be evaluated. The bilateral model performed better in terms of restricting the range of motion at the fusion segment and achieving lower Von Mises stress on the posterior fixation. However, studies with more complex models are required to assess the ability of the unilateral and cage only models to ensure adequate fusion. No difference was found in the stress on the adjacent disc for the different fixations, but stress increased after the instrumentation was applied, which may lead to degeneration. }
{pt=Coluna lombar, Fusão Intersomática Lombar Oblíqua, Modelo de Elementos Finitos, en=Lumbar spine, Oblique Lumbar Interbody Fusion, Finite Element model}

Dezembro 6, 2019, 15:30

Orientação

ORIENTADOR

André Paulo Galvão de Castro

IDMEC - Instituto Superior Técnico

Doutor

ORIENTADOR

Paulo Rui Alves Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado