Dissertação
{pt=Computacional Modeling of Long Bone Fracture Healing} {} EVALUATED
{pt=Após a fractura de um osso desencadeiam-se mecanismos para recuperar da lesão. A este fenómeno dá-se o nome de healing no qual se gera um calo por forma a aumentar a estabilidade da fractura. No mundo, ocorrem milhares de fracturas diariamente e desta forma um aprofundado conhecimento sobre o tema poderá abrir novas portas para o desenvolvimento de novas terapias que amplifiquem o natural processo de recuperação. Nos últimos anos numerosos modelos foram propostos. Um dos mais recentes é de diferenciação celular com crescimento do calo, desenvolvido por García et al.: um modelo mecânico que contempla uma geometria de calo dinâmica. Neste trabalho, este modelo é implementado, percebido e suas limitações enfrentadas. Usando um procedimento master em linguagem C acoplado a Análises de Elementos Finitos em Abaqus®, obtiveram-se alguns resultados, sucessivamente, com uma abordagem elástica e poroelástica, ambas com um calo dinâmico, e seguidamente com uma abordagem poroelástica com geometria de calo fixo. Os resultados demonstraram que a terceira abordagem foi a melhor. As duas primeiras apresentaram problemas substanciais com a malha, sendo estes mais severos na segunda abordagem. A primeira abordagem também apresentou uma distribuição do estímulo mecânico inadequada para o modelo de diferenciação e crescimento. Contudo, as distribuições de células e tecidos foram bastantes aceitáveis, sendo a terceira abordagem a que melhores resultados teve. Finalmente conclui-se que o modelo foi implementado com sucesso, com resultados de acordo com o relatado na literatura. No entanto um algoritmo de remalhamento mais adequado é indispensável para prevenir as limitações da malha., en=After breaking a bone, the body has its own mechanism for recovery. That is the healing process where a callus improves fracture stability. Worldwide, thousands of fractures happen every day, therefore a deeper understanding on the subject can open new insight in order to develop new therapies and approaches to enhance the healing process. Many models have been proposed in the last few years. One of the most recent was the cell differentiation and callus growth model proposed by García et al. which is interesting for it is a mechanical model with dynamic callus geometry. In this work we tried to implement it, understood its fundamentals and faced its limitations. Using a master procedure in C language and Finite Element Analysis in Abaqus®, we tried to obtain results, successively, for linear elastic and porous-elastic mechanical approaches, both with dynamic geometry and then a porous-elastic model with fixed callus geometry. The results showed that the third approach gave the best results. The first two ones presented substantial mesh problems, being more severe for the second approach. The first approach also presented a mechanical stimulus distribution inappropriate for the differentiation and growth model. Nonetheless, cell and tissue distribution was quite acceptable for all the approaches. However the third approach produced results identical to García et al. work. We finally concluded that the model was successfully implemented, with results accordingly to what is found in the literature. Yet a stronger remeshing algorithm is essential to avoid mesh limitation.}
novembro 25, 2011, 17:0
Orientação
CO-ORIENTADOR
João Orlando Marques Gameiro Folgado
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar
