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Title: Artrodese da coluna: Determinação numérica da área mínima de contacto para espaçadores intersomáticos
Authors: Moreira, Eunice Nadine Furtado
Advisor: Xavier, José Manuel Cardoso
Pereira, Fábio André Magalhães
Keywords: Artrodese da coluna
simulação numérica
Issue Date: 30-Sep-2020
Abstract: Nesta dissertação, apresenta-se um estudo numérico para avaliar a influência da rigidez e da área de contacto entre espaçadores intersomáticos e a vértebra. Estes dispositivos (Interfuse S) são usados em intervenções cirúrgicas de artrodese a coluna vertebral humana com muita frequência. Assim, foram modelados dispositivos com diferentes áreas de contacto (332-683 mm2 ) e uma vértebra. Foram considerados carregamento de compressão e torção sobre a vértebra. Todos os materiais formam considerados elásticos e isotrópicos. Os resultados mostraram que a rigidez da ligação num carregamento compressivo diminui com o aumento da área de contacto. No entanto, a tensão máxima aumenta com área de contacto. A definição da área mínima de contacto carece de trabalho experimental para validar estes resultados e estará sempre dependente de um acordo entre estas duas grandezas. As tensões foram avaliadas apenas nas vértebras por se tratarem do elemento mais importante deste conjunto e da análise dos resultados um carregamento de compressão as tensões máximas se localizam na região lateral da vértebra. Verificou-se também que o aumento da área de contacto conduz a um aumento das tensões instaladas, cerca de (81,6 MPa). Quando consideramos rotação do nó do corpo rígido, simulando o efeito de torção verificamos que o dispositivo intersomático afeta de forma significativa a resposta da vértebra. É possível afirmar que o aumento da área de contacto diminui a rigidez. Para movimentos de torção e que a evolução do momento torsor parece seguir um comportamento linear em função da área de contacto.
In this dissertation, a numerical study is presented to assess the influence of stiffness and contact area between intersomatic spacers and the vertebra. These devices (Interfuse S) are used in surgical interventions for arthrodesis of the human spine very often. Thus, devices with different contact areas (332-683 mm2 ) and a vertebra were modeled. Compression loading and torsion on the vertebra were considered. All materials are considered elastic and isotropic. The results showed that the rigidity of the connection in a compressive load decreases with the increase of the contact area. However, the maximum tension increases with the contact area. The definition of the minimum contact area requires experimental work to validate these results and will always be dependent on an agreement between these two quantities. The stresses were evaluated only in the vertebrae as they are the most important element of this set and in the analysis of the results a compression load the maximum stresses are located in the lateral region of the vertebra. It was also found that the increase in the contact area leads to an increase in installed voltages, about (81.6 MPa). When we consider the rotation of the rigid body node, simulating the torsion effect, we find that the intersomatic device significantly affects the response of the vertebra. It is possible to state that the increase in the contact area decreases the stiffness. For torsion movements and that the evolution of the torsion moment seems to follow a linear behavior depending on the contact area.
Description: Dissertação apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
URI: http://hdl.handle.net/10348/10784
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:DENG - Dissertações de Mestrado
TD - Dissertações de Mestrado

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