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Título: Análise estrutural de uma placa de osteossíntese em fraturas de Hoffa utilizando o método dos elementos finitos (MEF)
Título(s) alternativo(s): Structural analysis of an osteosynthesis plate in Hoffa fractures in the distal femur using the finite element method (FEM)
Autor(es): Dantas, Bruno Henrique Veras
Orientador(es): Belo, Ivan Moura
Palavras-chave: Fraturas - Fixação interna
Sistemas CAD/CAM
Método dos elementos finitos
Fêmur - Fratura
Internal fixation in fractures
CAD/CAM systems
Finite element method
Femur - Fracture
Data do documento: 23-Ago-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: DANTAS, Bruno Henrique Veras. Análise estrutural de uma placa de osteossíntese em fraturas de Hoffa utilizando o método dos elementos finitos (MEF). 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021.
Resumo: O desenvolvimento de novas órteses médicas para tratamento de ossos fraturados requer ferramentas que sejam versáteis para testar diferentes casos e que sejam economicamente viáveis. A utilização de simulações virtuais, como em softwares de simulação estrutural, que se baseiam na análise pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), é muito vantajosa pois cumpre tais requisitos, além de dispensar a execução de testes inteiramente físicos. Existe um interesse médico para testar fixações internas, que são um tipo de órtese, em fraturas femorais na região dos côndilos, onde há a articulação do joelho, conhecida também como fratura de Hoffa, pois uma órtese que garanta melhor fixação das partes quebradas significaria em uma melhor recuperação do paciente. O osso é um material anisotrópico e heterogêneo, apresentando regiões de maior e menor rigidez, além de possuir propriedades especiais como viscoelasticidade e fluência. Para as fraturas coronais na região dos côndilos femorais, a classificação de Letenneur é de três tipos: I, II e III. Uma simulação estrutural estática para avaliar a aplicação de uma órtese deve atribuir propriedades de material condizentes ao osso, além de possuir malha, condições de contorno adequadas para modelar o problema em questão. O presente estudo tem como objetivo simular uma fixação interna de placa em formato de “H” com parafusos em fraturas de Hoffa considerando os três tipos segundo a classificação de Letenneur, utilizando softwares de engenharia de CAD e CAE. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a placa em H apresentou melhor fixação para a fratura Hoffa do tipo III, além de servir como validação para que se justifique a realização de testes físicos reais, e possivelmente, no futuro, um teste com humanos.
Abstract: The development of new medical orthotics for the treatment of fractured bones requires tools that are versatile to test different cases and that are economically viable. The use of virtual simulations, as in structural simulation software, which are based on the Finite Element Method (FEM) analysis, is very advantageous because it fulfills these requirements, in addition to dispensing with the execution of entirely physical tests. There is a medical interest to test internal fixations, which are a type of orthosis, in femoral fractures in the region of the condyles, where there is the knee joint, also known as Hoffa fracture, as an orthosis that guarantees better fixation of the broken parts would mean in better patient recovery. Bone is an anisotropic and heterogeneous material, with regions of greater and lesser rigidity, in addition to having special properties such as viscoelasticity and creep. For coronal fractures in the region of the femoral condyles, the Letenneur classification is of three types: I, II and III. A static structural simulation to evaluate the application of an orthosis must assign material properties consistent with the bone, in addition to having adequate mesh, boundary conditions to model the problem in question. The present study aims to simulate an internal fixation of an “H”-shaped plate with screws in Hoffa fractures considering the three types according to the Letenneur classification, using CAD and CAE engineering software. With the results obtained, it was possible to conclude that the H-plate showed better fixation for Hoffa type III fractures, in addition to serving as a validation to justify the realization of real physical tests, and possibly, in the future, a test with humans.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35222
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