Dissertação

{en_GB=Bone remodelling analysis of the humerus after resurfacing and stemless shoulder arthroplasties} {} EVALUATED

{pt=Implantes resurfacing e stemless têm sido desenvolvidos para melhorar os resultados a longo prazo da artroplastia do ombro, bem como para fornecer uma melhor qualidade óssea em cirurgias de revisão. Contudo, a introdução de um implante no osso altera a sua distribuição natural de carga, levando a uma redução significativa da massa óssea, o que pode comprometer a estabilidade do implante. O objectivo deste estudo é analisar o processo de remodelação óssea do úmero após artroplastias resurfacing e stemless do ombro, usando modelos de elementos finitos tridimensionais. O modelo geométrico 3D do úmero foi gerado a partir dos dados do Visible Human Project. Os implantes resurfacing e stemless foram modelados em Solidworks. O modelo de remodelação óssea utilizado baseia-se num critério de optimização que considera tanto a rigidez estrutural, como o custo metabólico associado à manutenção óssea. O carregamento considerado é composto por 6 casos de carga, que incluem as forças musculares e da reacção na articulação. As simulações de remodelação foram realizadas considerando as condições saudável e de baixa qualidade óssea. Os resultados demonstraram níveis de reabsorção óssea semelhantes para os implantes resurfacing e stemless. No entanto, para o implante stemless, verificou-se uma menor diminuição de densidade na região de fixação deste, sugerindo que os implantes stemless podem fornecer um melhor suporte a longo prazo, No caso de osso com baixa qualidade, a perda óssea aumentou, o que reforça a ideia de que o desempenho deste tipo de implantes é pior na presença de osso com baixa qualidade., en=New implant designs, such as resurfacing and stemless implants, have been developed to improve the long-term outcomes of the shoulder arthroplasty and to provide an improved bone quality in revision operations. However, it is well known from Wolff’s law that the introduction of an implant into the bone changes its natural load distribution, leading to a significant reduction in bone mass, which can compromise the long-term stability of the implant. The aim of the present study is to analyse the bone remodelling process of the humerus after resurfacing and stemless shoulder arthroplasties using three-dimensional finite element models. The 3D geometric model of the humerus was generated from the Visible Human Project data. The resurfacing and stemless implants were modelled in Solidworks. The bone remodelling model applied is based on a global optimization criterion that considers both structural stiffness and the metabolic cost of bone maintenance. The loading condition considered comprised 6 load cases, including muscle and joint reaction forces estimated by a multibody model of the upper limb. The bone remodelling simulations were performed considering healthy and poor bone quality conditions. The results showed similar levels of bone resorption for the resurfacing and stemless implants for common humeral regions. Nevertheless, the stemless implant lost less density at the implant fixation, which suggests that the stemless implants may be better supported in the long-term. For the poor bone quality condition, the loss of bone increased, which supports the limited performance of these implants for reduced bone stock.}
{pt=Articulação do ombro, Artroplastia do ombro, Implante sem haste, Implante de superfície, Remodelação óssea, Método de elementos finitos, en=Shoulder joint, Shoulder arthroplasty, Stemless implant, Resurfacing implant, Bone remodelling, Finite element method}

Novembro 16, 2017, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Miguel Fernandes Quental

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Prof Auxiliar Convidado

ORIENTADOR

João Orlando Marques Gameiro Folgado

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado