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Título: Análise comparativa de métodos de fixação cirúrgica de fraturas no platô tibial através do método dos elementos finitos
Título(s) alternativo(s): Comparative analysis of surgical fixation methods for tibial plateau fractures using finite element method
Autor(es): Nisio, Felipe Gonçalves Di
Ferre, Luca Salvadori
Orientador(es): Belo, Ivan Moura
Palavras-chave: Tíbia
Fraturas - Fixação
Método dos elementos finitos
Biomecânica
Sistemas CAD/CAM
Tibia
Fractures fixation
Finite element method
Biomechanics
CAD/CAM systems
Data do documento: 27-Jun-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: NISIO, Felipe Gonçalves di; FERRE, Luca Salvadori. Análise comparativa de métodos de fixação cirúrgica de fraturas no platô tibial através do método dos elementos finitos. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: O presente estudo baseia-se em uma análise estrutural comparativa entre dois métodos de fixação interna de fraturas de alta energia no platô tibial: através de placas e parafusos convencionais ou de placas bloqueadas e parafusos autotravantes. O projeto foi executado a partir da modelagem do conjunto osso-implante em ambiente CAD utilizando o Autodesk Fusion 360© e tendo como referência imagens de tomografia computadorizada. Posteriormente, foi realizada a análise através do método dos elementos finitos. Este método permite grande versatilidade de modelagem do sistema e alto níıvel de correlação entre seus resultados e o comportamento mecânico esperado em testes físicos. Utilizou-se o HyperWorks© para pré e pós-processamento das análises e o Abaqus CAE© como solver. O parâmetro de comparação adotado foi o deslocamento relativo apresentado na região da fratura sob carregamentos usuais do dia-a-dia para uma mesma fratura tratada através dos dois modelos de implantes de interesse. Quanto menores forem os deslocamentos relativos entre os fragmentos ósseos da fratura após a realização do procedimento cirúrgico, mais eficiente o processo de consolidação óssea e, portanto, menor o tempo de recuperação do paciente operado. Formulou-se o problema sob condições de contorno previstas em bibliografia e um carregamento vertical compressivo de 3224,5 N. A osteossíntese através de placas bloqueadas e parafusos autotravantes mostrou-se superior em relação à de placas convencionais, pois apresentou deslocamentos relativos inferiores na fronteira da fratura.
Abstract: The following academic paper consists of a comparative structural analysis of two different fixation methods for high energy tibial plateau fractures: through conventional plates and screws and using blocked plates with locking head screws. The project consists on the modelling of the assemblies in a CAD environment using Autodesk Fusion 360© and based on the images from a computed tomography. Afterwards, finite element analysis was performed in both assemblies. This type of analysis allows a great modelling versatility and also a great level of correlation between its results and the expected physical behaviour of the structure evaluated. Altair HyperWorks© was chosen to pre-process and post-process the analysis and Abaqus CAE© for solving. The comparison parameter chosen to drive the results is the displacement of the bone fragments over the border of the fracture interface. Smaller relative displacements between the bone fragments are desirable for a shorter recovery time, since this condition provides the required stability for the bone to regenerate and consolidate without defects. The model was built considering the boundary conditions foreseen in specific bibliography and submitted to a vertical compressive load of 3224,5 N. The osteosynthesis of blocked plates with locking head screws showed best results compared to the conventional plates fixation since it presented inferior relative displacements over the fracture border.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/15870
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