Autor(es):
Rego, Ana Maria Moreira Amorim de 
Data: 2008
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/2465
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Engenharia mecânica; Biomecânica; Próteses
Descrição
Este trabalho visa avaliar o uso das hastes no fémur quando existem defeitos
ósseos significativos neste que possam influenciar o comportamento
biomecânico da tíbia. Para tal, foi seleccionada a prótese de joelho P.F.C.
Sigma Knee System como elemento para a realização do estudo comparativo.
Realizaram-se três modelos experimentais e numéricos, nomeadamente a
prótese com haste cimentada, outra com haste press-fit e um modelo sem
haste.
No modelo experimental começou-se por seccionar o fémur e a tíbia, fixaramse
a suportes e colocaram-se no dispositivo utilizado para a realização de
ensaios. Colocou-se extensómetros na tíbia, aplicou-se uma força estática de
2100N e mediu-se as deformações. Os desvios observados entre os modelos
demonstraram potencialização de stress-shielding na zona posterior da tíbia
com haste press-fit.
O estudo numérico teve como objectivo reproduzir os modelos o mais próximo
da realidade, colocando-se as hastes no fémur com um ângulo de 7º e as
restrições de contacto. Comparou-se as deformações obtidas nos modelos
numéricos com as extensões dos modelos experimentais, obtendo-se uma boa
correlação entre os valores, sendo a correlação mais próxima de 1 obtida no
modelo sem haste, em parte devido às simplificações inerentes ao modelo
numérico.
No sentido de completar os resultados experimentais analisou-se as tensões
principais mínimas sofridas no osso esponjoso no modelo numérico,
constatando-se que a haste press-fit é a haste que maiores tensões provoca
no osso-esponjoso tibial, seguido da haste cimentada. A utilização das hastes
modifica a distribuição das tensões no osso esponjoso na interface ossocimento.
Com base nos resultados observados, a opção clínica pela haste femoral
press-fit deverá ser acautelada, já que esta é a que mais altera o
comportamento biomecânico da tíbia na zona proximal.
ABSTRACT: The main objective of this thesis was the evaluation of femur stems
considering significant bone defects and how those defects influence the
biomechanical behavior of the tibia. Finite element and experimental studies
were performed concerning the use of stems in revision knee arthroplasty. The
P. F. C. Sigma Knee System prosthesis was used within the study.
Three numerical and experimental models were done, one model with femur
cemented stem, another with press-fit stem and finally one with femur without
stem.
During the experimental procedure the femur and tibia were sliced, fixed to
supports and placed on appropriate assays device. After the strain gauges
were placed in the tibia, a static force of 2100 N was applied and the
deformation measured. The observed deviation between the models
demonstrated potential stress-shielding with press fit stem in the posterior zone
of the tibia.
In order to simulate the real conditions in the numerical study, the femoral
stems were placed with a 7º angle and the contact restrictions established. The
numerical deformations were compared with the experimental extensions and a
good correlation was obtained between the values. The model without stem
was the one that achieved the better correlation might be to the simplifications
inherent to numerical model. In order to complete the experimental results, the
minimal principal tensions were analyzed in the cancelous bone with the
numerical model. The press fit stem was the one that induces more tension in
the cancelous bone, followed by the cemented stem. The utilization of femoral
stems changes the distribution of tensions in the cancelous bone at the
interface bone-cement.
Based on these results, the femoral press fit stem is the one that more change
the biomechanical behavior of tibia in the proximal zone, so the clinical option
for their use must be careful. Mestrado em Engenharia Mecânica
Tipo de Documento
Dissertação de Mestrado
Idioma
Português
Orientador(es)
Completo, António Manuel Godinho; Simões, José António de Oliveira
