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A técnica de pedalada de ciclistas

Rossato, Mateus January 2007 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Desportos. Programa de Pós-Graduação em Educação Física. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:12:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241206.pdf: 875309 bytes, checksum: e05aedfecee5e373ff2ac3dab0dbf494 (MD5) / No ciclismo, a técnica de pedalada é dependente de diversos fatores, dentre eles a intensidade e a cadência. No entanto, os estudos que investigaram de forma associada esses fatores são carentes quanto aos aspectos da individualidade e a especificidade do treinamento. Objetivo: Verificar a ocorrência de alterações na técnica de pedalada de ciclistas quando modificadas as cadências e as intensidades. Metodologia: Fizeram parte do estudo oito ciclistas profissionais com idade entre 18 e 30 anos. Todos os atletas realizaram um teste progressivo para a determinação dos valores de potência máxima. Após 48 horas, os ciclistas realizaram duas séries de 30 minutos, com intervalo de 30 a 35 minutos entre as séries, nas intensidades de 60% e 80%máx. Cada série foi constituída por: 10 minutos na cadência preferida (Pref), 10 minutos na cadência 20% abaixo da cadência preferida (Pref -20%) e 10 minutos na cadência 20% acima da preferida (Pref +20%). Para o registro das forças utilizou-se um pedal instrumentado bidimensional, sincronizado com um sistema de cinemetria para a identificação simultânea do respectivos ângulos do pedal e pé-de-vela (PDV). Análises estatísticas: Utilizou-se a estatística descritiva para apresentar as variáveis. Para comparação entre as cadências e intensidades utilizou-se análise de variância Anova two way, com post-hoc de tukey (HSD), o nível de significância assumido foi de 0,05. Resultados: Efeitos da cadência: 1) Os valores de Força Resultante (FR), Força Efetiva (FE) e torque, em ambas as intensidades, foram superiores, porém não significativos na fase de propulsão para Pref. Na fase de recuperação a Pref -20% apresentouse estatisticamente superior para FR(60%), FE (60 e 80%) e Torque (60 e 80%) 2) Os %FE positiva e negativa da Pref +20%, em ambas as intensidades, foi estatisticamente diferente das demais cadências 3) O IE não foi alterado com as cadências 4) A cadência Pref (60 e 80%) Pref +20% (80%) foram as mais técnicas em relação ao IE propulsivo. Efeitos das intensidades: 1) A 80% os %FE positiva e negativa tenderam a apresentar valores superiores, porém não foram sgnificativos. 2) A intensidade 80% apresentou os maiores valores de IE, porém significativo somente para Pref +20%. 3) Não foram reportadas diferenças significativas entre os IE propulsivo e IE recuperação, apesar de ser observado valores mais elevados para 60% (propulsivo) e 80% (recuperação) 4) A 80% todas as cadências apresentaram valores superiores de pico de torque negativo, indicando que em intensidades elevadas os ciclistas procuram puxar o pedal. Conclusões: Chegou-se a conclusão que tanto a cadência quanto a intensidade, alteram a técnica de pedalada. Analisando de forma separada a cadência preferida pelos ciclistas tende a apresentar melhor padrão técnico que as demais, independente das intensidades testadas. Em relação à intensidade concluiu-se que para a 80%, independente das cadências, é onde os ciclistas apresentam uma melhor técnica de pedalada. Portanto, as características dos treinamentos, geralmente próximos a 80%, e em cadência preferida, são responsáveis por adaptações na técnica dos ciclistas.
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Avaliação biomecânica e histomorfológica de implantes em forma de platôs com quatro superfícies distintas

Granato, Rodrigo 24 October 2012 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T23:04:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289033.pdf: 2435481 bytes, checksum: adf8bcfec6108358b8b898a3afb327e3 (MD5) / Objetivo: Avaliar a resposta óssea inicial em implantes em forma de platôs com quatro superfícies distintas. Materiais e Métodos: Os grupos foram formados pelas seguintes superfícies (n=12 por superfície): lisa (M), jateamento de alumina/ataque ácido (AB/AE), AB/AE + recobrimento cerâmico nanométrico (NANO) e spray de plasma de fosfato de cálcio (PSCaP). Os implantes foram instalados nos rádios de 12 cães Beagle, e permaneceram por períodos de 3 e 5 semanas in vivo. Após a eutanásia, os implantes foram submetidos a teste biomecânico de torque até a fratura interfacial e depois processados de forma não-descalcificada para análise histológica. A análise estatística utilizada foi uma GLM ANOVA com nível de significância de 5%. Resultados: O torque para fratura interfacial foi significantemente maior para o grupo PSCaP do que para os outros grupos (p<0.001). A avaliação histomorfológica demonstrou formação de osso imaturo em 3 semanas, e sua substituição por osso lamelar em 5 semanas. O tempo in vivo não teve efeitos sobre o teste biomecânico. Conclusão: O tratamento de superfície por PSCaP influenciou positivamente a fixação biomecânica em estágios iniciais de osseointegração para implantes em forma de platôs. / Objective: To evaluate the early bone response to plateau-root form dental implants with four different surface treatments. Study design: Surface treatments comprised (n=12 each): as-machined (M), alumina-blasted/acid-etched (AB/AE), alumina-blasted/acid-etched + nanothickness bioceramic coating (Nano), and plasma sprayed calcium-phosphate (PSCaP). Implants were placed in the radius diaphyses of 12 beagle dogs, remaining in vivo for 3 and 5 weeks. After euthanasia, the implants were subjected to torque to interface fracture and subsequently nondecalcified processed for histomorphology. Statistical analysis was performed by a GLM ANOVA model at 5% significance level. Results: Torque to interface fracture was significantly greater for the PSCaP than for other groups (p < 0.001). Histomorphologic analysis showed woven bone formation around all implant surfaces at 3 weeks, and its replacement by lamellar bone at 5 weeks. Time in vivo did not affect torque measures. Conclusion: The PSCaP surface increased the early bone biomechanical fixation of plateau-root form implants.
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Modelo constitutivo para materiais viscoelásticos reforçados por fibras adequado à simulação de tecidos conectivos

Reips, Louise January 2008 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261594.pdf: 2070671 bytes, checksum: 6d11b4ec46c6dab0b46b91f6653b430b (MD5) / O estudo do comportamento mec#anico de diferentes sistemas e componentes biol´ogicos submetidos a esfor¸cos termomec#anicos ´e uma ´area de conhecimento abordada pela biomec #anica. Diversos modelos mec#anicos matem´aticos apropriados para sistemas biol´ogicos podem ser resolvidos utilizando ferramentas num´ericas, possibilitando a simula¸c#ao de problemas complexos, com conseq¨uente aplica¸c#ao em diversas situa¸c#oes, como por exemplo, no planejamento de procedimentos cir´urgicos. A descri¸c#ao do comportamento dos diversos materiais frente a a¸c#ao de esfor¸cos mec#anicos ´e realizado mediante os denominados modelos constitutivos. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de modelos constitutivos apropriados para tecidos biol´ogicos, em particular, ligamentos e tend#oes. Os ligamentos e tend#oes fazem parte do grupo de tecidos biol´ogicos conectivos moles formados por fibras de col´ageno envolvidas numa matriz intercelular. S#ao estruturas fortemente solicitadas mecanicamente, tendo como caracter´ýsticas principais o comportamento viscoel ´astico anisotr´opico quando submetidos a esfor¸cos mec#anicos. Prop#oe-se, assim, uma formula¸c#ao constitutiva apropriada para a simula¸c#ao desses tecidos biol´ogicos. Tal formula¸c#ao baseia-se na exist#encia de uma energia livre de deforma ¸c#ao, ., e no uso de vari´aveis internas, capaz de prever o comportamento desses materiais quando submetidos a deforma¸c#oes finitas. Considera-se uma lei viscoel´astica anisotr´opica, orientada devido `a incorpora¸c#ao das fibras de col´ageno no modelo. A proposta insere-se numa abordagem variacional, fornecendo estrutura matem´atica adequada para an´alise e estimativa de erro. Diferentes modelos de comportamento de material podem ser representados dependendo da escolha de fun¸c#oes potenciais adequadas. S#ao apresentados, ainda, testes num´ericos via Elementos Finitos como forma de valida¸c#ao do modelo proposto. The study of the mechanical behavior by different systems and biological components submitted to termodynamical efforts is an area of knowledge approached by biomechanics. Several appropriated mathematical mechanical models to biological systems can be solved using numerical tools, enabling the simulation of complex problems, with application in several situations, for example, planning cirurgical procedures. The description of the behavior of the materials against the action of mechanical efforts is realized by means of the denomined constitutive models. This work has as an objective the development of appropriated constitutive models to biological tissue, in particular, ligaments and tendons. The ligaments and tendons play a hole of the group of soft connective biological tissues made of colagen fibers involved in a intercellular matrix. They are structures strongly mechanically solicited, having the mains features the anisotropic viscoelastic behavior when submitted to mechanical efforts. Then, one can propose an appropriated constitutive formulation to the simulation of theses biological tissues. Such formulation is based in the existence of a free energy of deformation, Ø, and in the use of internal variables, capable of provide the behavior of theses materials when submitted to finite deformations. We consider an anisotropic viscoelastic law, oriented by an incorporation of collagen fibers in the model. The proposal is inserted in a variational approach, providing a proper mathematic structure to the analysis and error estimate. Different models of material behavior can be represented depending of the choice of suitable potential functions. We also present numerical tests via Finite Elements with validation form of the proposal model.
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Estudo do comportamento mecânico de ligamentos e tendões utilizando medição ótica

Wilchez, Diana Fernanda Trochez January 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:01:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305240.pdf: 1932033 bytes, checksum: 17865a85b3bd2b3e513b20f3f0e02d54 (MD5) / As propriedades biomecânicas de tecidos vivos obtidos a partir de medições experimentais são essenciais para resolver uma grande variedade de problemas, incluindo a concepção de dispositivos médicos, a simulação do comportamento de tecidos e a avaliação da eficácia de tratamentos cirúrgicos. Particularmente, a resposta dos ligamentos e dos tendões frente a cargas mecânicas é valiosa para compreender o papel dessas estruturas nas articulações e para avaliar quais são os tipos de materiais de enxerto que seriam mais adequados para a sua substituição. Não obstante, a determinação do comportamento mecânico dos ligamentos e dos tendões tem sido um desafio por causa de fatores biológicos e fatores experimentais que limitam a precisão e a confiabilidade da coleta de dados. O objetivo deste estudo é desenvolver uma metodologia para obtenção de parâmetros de um modelo de material, necessários para simular o comportamento mecânico do tecido. A relação de tensão-deformação é obtida a partir de medição óptica dos deslocamentos do espécime usando correlação de imagens digitais (DIC) durante o teste de tração uniaxial. A metodologia (ex-vivo) foi aplicada sobre tendões flexores digitais profundos e os dados experimentais foram utilizados para identificar os parâmetros de um modelo constitutivo viscoelástico que foi capaz de reproduzir o comportamento do tendão na gama fisiológica de funcionamento. / Biomechanical property of living tissues derived from experimental measurements is essential to a wide range of problems including the design of medical devices, the simulation of tissues behavior, and the evaluation of surgical treatments efficacy. Particularly, the response of ligaments and tendons to mechanical loads is valuable to understand the role of these structures on the human joint functions and for evaluating which types of graft material would be the best suited for their replacement. However, the determination of mechanical behavior of ligaments and tendons has been challenging because of the many biologic and experimental testing factors limiting the accuracy and reliability of the data collection. The objective of this study is to developing a methodology to obtain parameters of a model of material required to simulate the mechanical behavior of tissue. The stress-strain relation is obtained from optical measurement of displacement DIC (digital image correlation) during uniaxial tensile testing of the specimen. The methodology was applied on ex-vivo suine deep digital flexor tendons and the experimental data were used to identify the variational parameters of viscoelastic constitutive model able to track the behavior of the deep digital flexor tendon in the physiological range.
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Estudo introdutório e desenvolvimento experimental de sistemas automatizados para exercícios terapêuticos e esportivos

Saldías, Daniel Alejandro Ponce January 2009 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T14:36:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os dinamômetros isocinéticos têm uma grande participação na área médica, da fisioterapia, e esportiva. Estes equipamentos permitem a avaliação, reabilitação e treinamento muscular mediante o monitoramento contínuo do esforço realizado pelo paciente/esportista para vários tipos de exercícios. O exercício e avaliação isocinética se destaca pela qualidade e quantidade de informações que fornece. Estas informações permitem ao fisioterapeuta diagnosticar com exatidão lesões musculares e determinar o plano de recuperação do paciente. Este trabalho se preocupa em demonstrar as utilidades e princípios de funcionamento dos dinamômetros isocinéticos. Levantam-se críticas dos atuais dinamômetros isocinéticos e se propõem alterações projetivas que poderiam reduzir o custo fixo do equipamento. Para assimilar a tecnologia necessária para a realização de exercícios mediante equipamentos automatizados, é desenvolvido um protótipo básico de sistemas automatizados para exercícios terapêuticos e esportivos. Este protótipo, designado como "SMTE", é projetado mediante o processo de desenvolvimento de produto.
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Desenvolvimento de um simulador universal para ensaio de desgaste em próteses de quadril

DallaCosta, Daniela Águida Bento January 2011 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:14:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:47:36Z : No. of bitstreams: 1 299947.pdf: 4137178 bytes, checksum: 7ecbd61ed25109cf32f4d2c8c3b5e225 (MD5) / Ao longo das últimas décadas a artroplastia total do quadril com componentes fabricados em ligas metálicas apoiados sobre polietileno de ultra-alto peso molecular revolucionou o tratamento da osteoartrose avançada ao reduzir os problemas relacionados a infecções e fixação da prótese. Entretanto, as partículas geradas pelo desgaste do polietileno contra a cabeça metálica no par articulado e as consequentes reações biológicas adversas disparadas pelo organismo correspondem atualmente um dos mais relevantes problemas clínicos associado a esta cirurgia ortopédica. Neste sentido, toda nova tecnologia de par articulado metal-UWMHPE deve ser submetida a rigorosos e precisos testes in vitro de modo a comprovar que o projeto da prótese atenda de forma segura e eficaz as demandas das condições in vivo a que se destina. A realização destes ensaios laboratoriais pré-clínicos pressupõe o desenvolvimento, a fabricação e a validação de simuladores de força e movimento, ou seja, máquinas que mecanicamente buscam replicar a biomecânica das articulações humanas. O objetivo maior destes ensaios é estabelecer avaliações das características tribológicas da estrutura articular das próteses de modo a subsidiar a avaliação da segurança e eficácia dos projetos de próteses. Deste modo, os resultados de desgaste obtidos pelos simuladores devem indicar o desempenho satisfatório das superfícies de contato do par articulado. A revisão da literatura indica que os diferentes modelos de simuladores existentes fornecem resultados de desgaste distintos mesmo quando são testados os mesmos pares tribológicos. Esta dispersão de resultados origina questionamentos sobre a real relevância clínica dos ensaios realizados por diferentes tipos de simuladores e impede a comparação objetiva do desempenho tribológico de próteses de quadril. O presente trabalho apresenta o projeto preliminar de um simulador universal capaz de atender a uma ampla gama de protocolos de dinâmica e cinemática que reproduzam o campo de movimento e intervalo de forças da articulação do quadril em diferentes condições. A avaliação das trajetórias de deslizamento geradas na interface de contato da prótese pelo simulador universal indica que o mesmo é capaz de reproduzir os resultados de outros simuladores existentes, além de ser capaz de simular padrões cinemáticos e de força específicos que podem aportar maior relevância clínica ao teste. / Over the past decades, the total hip arthroplasty, with metal/polymer (UHMWPE) articulating surface has revolutionized the treatment of advanced osteoarthritis by reducing the problems related to infection and aseptic loosening of the prosthesis. However, the wear debris against metal head and the subsequent adverse biological reactions are the most important clinical problem associated with these procedures. In this sense, new technologies for articulating surface must undergo rigorous and accurate in vitro testing to evaluate the safety and effectiveness of the hip joint replacement. The wear of total hip prostheses can be evaluated using hip joint simulators where total hip prostheses are tested in conditions resembling as closely as possible those prevailing in the human body, usually in walking. The main purpose of designing the hip simulator is to reproduce the complex 3D articulations of walking. The main objective of these tests is the evaluation of articulating surfaces and measurement of the wear. The literature indicates that the wear results of simulators greatly differ from each other when testing the same prosthesis. The variation in results raises questions about the actual clinical relevance of the tests performed by different simulators and does not allow the comparison of hip prostheses tribological performance. The objective of this investigation is to develop a universal simulator able to meet a wide range of motion, load and lubrication that reproduce the kinematics of hip joint under different conditions. The slide tracks analysis of the prosthesis contact interface by the universal simulator proved that the system is capable of reproducing the results of different simulators and to assess the relationship between the kinematics of the test and clinical results.
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Gestão do conhecimento e ergonomia

Medrado, Milena Alves January 2007 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia e Gestão do Conhecimento / Made available in DSpace on 2012-10-23T00:57:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266527.pdf: 895608 bytes, checksum: 326128d41850ea84298e3d671005b2dd (MD5) / É válido ressaltar que as patologias biomecânicas têm aumentado as estatísticas de morbidade nas grandes empresas. Tendo como objetivo conduzir a uma reflexão na perspectiva da ergonomia sobre a questão da variabilidade dos homens, dos equipamentos e da matéria prima inserida no contexto de trabalho da atividade de soldador. Considerando-se o setor de soldagem como um setor de uma Organização mais complexa. A ergonomia e a gestão do conhecimento têm sido solicitados, cada vez mais a atuarem na análise de processos de reestruturação produtiva, sobretudo, no que se refere às questões relacionadas à caracterização da atividade e à adequação dos postos de trabalho à biomecânica do trabalhador. No trabalho apresentado a seguir será feita uma análise ergonômica associada ao conhecimento humano no setor de soldagem de peças enfatizando o mal uso da biomecânica humana e as complicações patológicas futuras. As contribuições da ergonomia, na introdução de melhorias nas situações de trabalho, se dão por uma via de ação que busca compreender as atividades dos indivíduos em diferentes situações de trabalho com vistas à sua transformação. Assim, o foco de ação é a situação de trabalho inserida em um contexto.
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Avaliação biomecânica e histomorfométrica de um recobrimento biocerâmico nanométrico em implantes dentários

Granato, Rodrigo January 2007 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-graduação em Odontologia / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:46:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249016.pdf: 628457 bytes, checksum: cfd1cbb13514da16ed0c9050d1bf81e2 (MD5) / O objetivo deste estudo foi avaliar a fixação biomecânica e as respostas biológicas em Implantes dentários com recobrimento de superfície biocerâmico composto por Cálcio e Fósforo de espessura entre 300-500 nanômetros. Para tanto, seis cães Beagle, machos, com aproximadamente um ano e meio de idade receberam 36 implantes dentários endosseos na forma de platôs (Bicon, Boston, MA), sendo 18 com recobrimento biocerâmico (grupo experimental) e 18 sem este recobrimento (grupo controle), divididos em dois períodos in-vivo: 30 e 15 dias antes da eutanásia. Os implantes foram submetidos a teste de resistência ao torque em máquina de torque eletrônica até falha de interface. Após avaliação biomecânica, as peças foram individualizadas e preparadas para avaliação histomorfométrica da taxa de contato osso/implante. Os resultados mostraram um significante aumento nas propriedades biomecânicas no grupo experimental, tanto em 15 quanto em 30 dias de osseointegração. Com relação à taxa de contato osso/implante, um aumento significante favorável ao grupo experimental foi identificado no menor período de osseointegração(15 dias), o que indica uma propriedade do recobrimento utilizado de acelerar o processo de remodelação óssea ao redor de implante endosseo. Os resultados deste estudo sugerem que o tratamento de superfície de implantes dentários na forma de platôs através de recobrimento biocerâmico de ordem nanométrica altera positivamente a dinâmica do remodelamento ósseo ao seu redor.
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Simulação da capacidade de carga de um novo implante dentário para uso em área de pouca espessura óssea

Buttendorf, André Ricardo January 2008 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-Graduação em Odontologia. / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251394.pdf: 2618382 bytes, checksum: 10b0f3baa718e8d93a73d3129e42311e (MD5) / O objetivo do estudo foi simular a capacidade de carga de uma nova geometria para implante dentário a ser utilizado em área de pouca espessura óssea. As simulações pelo carregamento estático no método de elementos finitos compararam os resultados entre a geometria sugerida com um implante dentário de hexágono externo, cilíndrico e com roscas. As propriedades mecânicas empregadas para os ensaios foram, no grupo experimental da liga Ti15Sn4Nb2TaØ.2PdØ.2O (envelhecida) e no grupo controle do titânio comercialmente puro grau 4 (recozido). Os conjuntos implante/intermediário foram submetidos a simulações com compressão sob força axial de 8ØØN e compressão angulada para descoberta da capacidade de carga. As simulações seguiram determinações apresentadas na norma ISO 14801:2003(E) e/ou no projeto de norma ABNT 26:Ø5Ø.Ø2-ØØ1. O resultado da simulação com 800N de força demonstrou tensão máxima semelhante nos dois grupos estudados. Na simulação para descoberta da capacidade de carga os resultados foram de 84N para o grupo experimental e 56N para o grupo controle. A geometria laminar estudada, quando associada a liga Ti15Sn4Nb2TaØ.2PdØ.2O, poderá ser uma alternativa para uso em regiões de pouca espessura óssea, onde há limitação do uso dos implantes cilíndricos. Para isso, são necessários novos estudos que avaliem a resistência mecânica, a biocompatibilidade e a capacidade de osseointegração do conjunto material/geometria sugerido.
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Modelagem da articulação do joelho humano visando apoio ao planejamento pré-operatório

Saldías, Daniel Alejandro Ponce January 2014 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331127.pdf: 42534007 bytes, checksum: 497af0fcb28e89fe05811c42ab567085 (MD5) Previous issue date: 2014 / A articulação do joelho humano é submetida a uma elevada demanda no desempenho da sua função biomecânica e lesões são frequentes. A ruptura do ligamento cruzado anterior (LCA) é a lesão mais comum do joelho humano e proporciona importante instabilidade ao joelho, diminuição da habilidade funcional, além da degeneração dos meniscos e da cartilagem articular adjacente. Lesões ligamentares e problemas na cartilagem articular são problemas tratados cirurgicamente com a utilização de enxertos substitutos dos ligamentos, no caso da reconstrução ligamentar, ou utilizando próteses no caso de artrose. Os tratamentos de lesões no joelho envolvem o ato operatório, protocolos de fisioterapia e reeducação do paciente para recuperar as habilidades funcionais. Para a intervenção cirúrgica, cabe ao cirurgião ortopedista planejar a cirurgia de modo a obter melhores resultados no pós-operatório. O planejamento pré operatório é um passo crítico na seleção da técnica cirúrgica e definição de parâmetros a serem empregados na cirurgia de cada paciente e, assim, pode afetar diretamente os resultados da cirurgia. Para obter um planejamento pré-operatório adequado, o médico ortopedista precisa conhecer exatamente o problema a resolver, as possíveis soluções cirúrgicas e as consequências esperadas para cada solução. Na presente tese é proposta uma metodologia para a modelagem mecânica computacional do joelho com base na teoria de mecanismos, método de Davies e otimização, com a finalidade apoiar ao planejamento pré-operatório, auxiliando ao cirurgião ortopedista na decisão médica com informações objetivas simuladas pelo modelo. A metodologia proposta apresenta contribuições inéditas e vantagens em relação às atuais técnicas de modelagem do joelho humano, baseadas em teoria de mecanismos, tais como: a abordagem sequencial da modelagem mecânica preliminar, a realização completa do movimento, o uso de álgebra de quatérnions, a otimização geométrica por Evolução Diferencial, a aplicação do método de Davies, o cálculo da força in situ no LCA e a facilidade para interpretação de resultados de força quando aplicadas variações nas cargas externas e nas posições de ligamentos ou enxertos. A metodologia proposta tem aplicação na estimação de forças internas do joelho, na reconstrução de superfícies articulares, no projeto de próteses e síntese de órteses, apresentando ênfase no projeto de reconstrução de ligamentos.<br> / Abstract: The human knee joint is subjected to a high demand when performing its biomechanical function and is a place where injuries are frequent. Rupture of the anterior cruciate ligament (ACL) is the most common injury of the human knee and causes great instability, decreased functional ability as well as degeneration of the menisci and adjacent articular cartilage. Cartilage problems and ligament injuries are treated surgically using grafts in replacement of the ligaments, in case of ligament reconstruction, or using prosthesis, in case of arthrosis.The surgical treatment for injuries involves the knee joint surgery, physiotherapy and rehabilitation procedures to restore the patient's functional abilities of the knee. For the surgery, the orthopedic surgeon must plan the surgery in order to obtain better results postoperatively. The preoperative planning is a critical step in selecting the surgical technique and definition of parameters to be used in surgery for each patient and thus can directly affect the results of surgery. For an appropriate preoperative planning, the orthopedic surgeon needs to know the exact problem to be solved, possible surgical solutions and the expected consequences for each solution. This thesis propose a methodology for computational mechanical modeling of the knee based on the theory of mechanisms, the Davies method and optimization, in order to assist the preoperative planning and provide to the orthopedic surgeon objective information simulated by model that assist in medical decision making. The proposed methodology presents novel contributions and advantages regarding current techniques for modeling the human knee, based on mechanisms theory, such as: the systematic approach of the preliminary modeling, the achievement of the complete movement of the knee, the use of quaternion algebra, the geometrical optimization by Differential Evolution, the application of the Davies' method, the calculation of the in situ force in the ACL and the easiness to interpretation of results when applied changes in external loads and positions of ligaments or grafts. The proposed methodology is applicable for the estimation of internal forces of the knee, reconstruction of articular surfaces, prosthetic design and knee brace synthesis, with an emphasis on ligament reconstruction.

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