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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Metodologia de análise de implante bioreabsorvível aplicado em coluna lombar utilizando modelagem por elementos finitos e curva de degradação
Other Titles: Methodological Analysis of Bioresorbable Implant Applied in Lumbar Spine Using Finite Element Modeling and Degradation Curve
metadata.dc.creator: Souza, Fernando Lourenço de
metadata.dc.contributor.advisor1: Araújo, Cleudmar Amaral de
metadata.dc.contributor.referee1: Oliveira, Sônia Aparecida Goulart de
metadata.dc.contributor.referee2: Zavaglia, Cecília Amélia de Carvalho
metadata.dc.description.resumo: Os materiais bioreabsorvíveis, constituídos principalmente de polímeros, possuem como principais elementos, monômeros de ácido lático e ácido glicólico. Estes por sua vez, possuem uma função de grande interesse em estudos da área biomédica e bioengenharia, que é o processo de bioreabsorção, ou seja, a quebra do polímero por hidrólise em ácido lático e ácido glicólico. Estes monômeros entram no ciclo de eliminação por via natural do organismo chamado de ciclo de Krebs. Este processo de degradação está relacionado diretamente com a perda de massa, a qual, dependendo da composição do polímero, possui um tempo pré-determinado para se degradar, e que ao longo do tempo, promove uma conseqüente perda de resistência mecânica. Em processos cirúrgicos, implantes produzidos com esses materiais devem suportar os carregamentos impostos até o processo de cicatrização e osteossíntese. Neste caso, o projeto destes dispositivos é de grande importância no processo de recuperação dos pacientes. Geralmente, os modelos matemáticos sobre o processo de degradação desses materiais avaliam a perda de massa molar com o tempo e são validados através de ensaios ―in vitro‖ e ―in vivo‖. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para avaliar o comportamento mecânico de dispositivos fabricados com materiais bioreabsorvíveis em processo de degradação utilizando o método dos elementos finitos acoplado a um aplicativo multitarefa de otimização. A análise do efeito de degradação foi implementada e avaliada num dispositivo para artrodese intersomática lombar (Cage), adaptado ao conjunto de vértebras lombares (L3-L4). Nas análises numéricas observou-se que enquanto o enxerto ósseo não estava consolidado os deslocamentos são restringidos praticamente pela estrutura do Cage. Em contrapartida, com a degradação do material do Cage a fixação das vértebras é transferida para a estrutura óssea formada pelo enxerto em um tempo aproximado de 9 meses. O Cage perde a sua integridade estrutural em cerca de 18 meses.
Abstract: Bioresorbable materials, consisting mainly of polymers, have as main components, lactic acid and glycolic acid monomers. These in turn have a function of great interest in biomedical and bioengineering studies, which is the bioresorption process, i.e., the breaking of polymer by hydrolysis into lactic acid and glycolic acid. These monomers are eliminated through body natural cycle called Krebs cycle. This degradation process is directly related to the mass loss, which depending on the polymer composition, has a predetermined time to degrade. This loss of mass over time, promotes a consequent loss of mechanical strength. In surgical procedures, implants made from these materials must withstand the loads imposed until the healing and osteosynthesis process. In this case, the design of these devices has a great importance in the recovery process of patients. Generally, the mathematical models on the degradation process of these materials evaluate molecular weight loss over time and are validated by testing ―in vitro‖ and ―in vivo‖. The objective of this work is to develop a methodology to evaluate the mechanical behavior of devices produced by bioresorbable materials in degradation process using the finite element analysis linked to an multidisciplinary and multi-objective software. The degradation process analysis was implemented and an implant for lumbar interbody fusion (Cage) was evaluated. The Cage was adapted to the lumbar spine set (L3-L4). The numerical analysis showed that while the bone graft wasn t consolidated the displacement are practically restricted by the Cage structure. On the other hand, when the Cage material degrade, the vertebrae fixation is transferred to the bone structure formed by the bone graft in 9 months. Cage lost its structural integrity at about 18 months.
Keywords: Materiais bioreabsorvíveis
Cage
Coluna lombar
Elementos finitos
Bioresorbable materials
Cage
Lumbar spine
Finite element analysis
Polímeros na medicina
Método dos elementos finitos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: SOUZA, Fernando Lourenço de. Methodological Analysis of Bioresorbable Implant Applied in Lumbar Spine Using Finite Element Modeling and Degradation Curve. 2011. 130 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14893
Issue Date: 11-Jul-2011
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