Deteccção de descolamento em próteses de anca
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Data
2008
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Resumo
A proposta de dotar uma prótese de inteligência é um conceito relativamente recente na área dos materiais biomédicos. No caso das próteses cimentadas existe o risco de surgirem descolamentos entre o cimento e a prótese. Torna-se, deste modo, fundamental avaliar o seu comportamento. As técnicas actuais de diagnóstico são baseadas em técnicas de imagem como o raio-X e em isótopos. No entanto, uma análise aprofundada revela que estas técnicas carecem de especificidade e sensibilidade.
O objectivo desta dissertação é aferir quanto á viabilidade da utilização de sensores piezoeléctricos em próteses cimentadas, no sentido de monitorizar um conjunto de informações que se revelem indispensáveis á avaliação da existência, ou não, do descolamento da prótese.
Esta dissertação surge na sequência da parceria do Centro de Investigação e Tecnologias Agro-Ambientais (CITAB) da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro com o centro de Tecnologia Mecânica e Automação do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Aveiro, no âmbito do projecto de investigação intitulado \Componente femoral da prótese de anca para aquisição de descolamento invivo", refa PTDC/EME-PME/70824/2006 financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT).
Neste trabalho, além de se mostrar que é possível detectar descolamentos da prótese recorrendo a sensores piezoeléctricos, apresenta-se também uma proposta de um sistema de telemetria para envio, através de rádio-frequência, de amostras relativas á aquisição de sinais provenientes dos referidos elementos piezoeléctricos.
The smart hip prosthesis is a relatively new concept in the area of biomedical materials. In the case of cemented prosthesis, there is a high risk of occurring detachments between the cement and prosthesis. To address this key issue, it is of paramount importance of monitoring such loosening. Actual diagnostic techniques are based in X-ray imaging which are inefficient for an early detection due to their inherent lack of specificity and sensibility. The main objective of this work is to study the possibility of using piezoelectric transducers embedded in cemented prosthesis to monitor relevant data that could estimate the existence, or not, of prosthesis loosening. In the case of a cement mantle crack, transmissibility between the bone and prosthesis becomes reduced which is detected by the piezoelectric transducers. This work has begun motivated by the collaboration between the Center for the Research and Technology of Agro-Environment and Biological Sciences (CITAB) of University of Trás-os-Montes e Alto Douro with Centro de Tecnologia Mecânica e Automação of the mechanical engineering department from the University of Aveiro (\Hip femoral prosthesis for in-vivo loosening data acquisition", refa PTDC/EME- PME/70824/2006), with the main goal of studying loosening detection techniques. In addition, and following the ultimate goal of implementing a CMOS telemetry system to be part of the smart prosthesis itself, it is presented a macro device, used in the laboratorial space for sending, using an radio-frequency link, samples from a set of piezoelectric transducers. For this purpose, the macro device follows some generic guidelines for a future miniaturization.
The smart hip prosthesis is a relatively new concept in the area of biomedical materials. In the case of cemented prosthesis, there is a high risk of occurring detachments between the cement and prosthesis. To address this key issue, it is of paramount importance of monitoring such loosening. Actual diagnostic techniques are based in X-ray imaging which are inefficient for an early detection due to their inherent lack of specificity and sensibility. The main objective of this work is to study the possibility of using piezoelectric transducers embedded in cemented prosthesis to monitor relevant data that could estimate the existence, or not, of prosthesis loosening. In the case of a cement mantle crack, transmissibility between the bone and prosthesis becomes reduced which is detected by the piezoelectric transducers. This work has begun motivated by the collaboration between the Center for the Research and Technology of Agro-Environment and Biological Sciences (CITAB) of University of Trás-os-Montes e Alto Douro with Centro de Tecnologia Mecânica e Automação of the mechanical engineering department from the University of Aveiro (\Hip femoral prosthesis for in-vivo loosening data acquisition", refa PTDC/EME- PME/70824/2006), with the main goal of studying loosening detection techniques. In addition, and following the ultimate goal of implementing a CMOS telemetry system to be part of the smart prosthesis itself, it is presented a macro device, used in the laboratorial space for sending, using an radio-frequency link, samples from a set of piezoelectric transducers. For this purpose, the macro device follows some generic guidelines for a future miniaturization.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Palavras-chave
Prótese de quadril , Luxações do quadril , Telemetria , Materiais piezoeléctricos