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Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestr.. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2001

A obra não tem a indicação de volumes, esta informação foi acrescentada para facilidade de descrição bibliográfica / Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, opção materiais e processos tecnológicos, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Dr. António Augusto Fernandes

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Materiais e Processos de Fabrico, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor António Torres Marques e Prof. Doutor Paulo M. S. Tavares de Castro

Trabalho realizado na Ferespe-Fundição de Ferro e Aço. Lda. e orientado pelo Engº Pedro Lacerda / Tese de mestrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Doctor en Ingeniería de Minas / La caracterización de fracturas es crítica en minería a cielo abierto y subterránea, así como en ingeniería geológica e ingeniería de petróleo, para comprender las propiedades mecánicas e hidráulicas del macizo rocoso. Dado que se observa una fracción muy pequeña de las fracturas en un área de estudio, no es aconsejable un modelo determinístico de la red de fracturas y, a menudo, es preferible un modelo estocástico. Esta tesis se centra en el llamado modelo Cox-Booleano de discos planos para describir redes de fracturas discretas, que se basa en la definición de un proceso puntual de Cox que representa los centros de fracturas, así como en una distribución de las orientaciones y de los diámetros de fracturas. El problema específico abordado es la inferencia de los parámetros del modelo, basada en información de muestreo 1D o 2D que se origina a partir de sondajes, observaciones en líneas o bidimensionales. Las soluciones actuales al problema de inferencia suelen ser aproximadas o incipientes, especialmente en lo que se refiere al potencial del proceso de Cox subyacente, que consiste en un campo aleatorio que modela el número promedio de centros de fracturas por unidad de volumen del macizo rocoso. Se desarrollan tres métodos para modelar los parámetros de un modelo Cox-Booleano. El primero se centra en la estimación de la distribución de diámetros de fracturas en función de la distribución de longitudes de trazas determinadas a partir de observaciones areales. El segundo método aborda el problema de predecir espacialmente la intensidad de fracturas (P32) y cuantificar la incertidumbre en los valores verdaderos de P32, utilizando la información de las discontinuidades observadas a lo largo de sondajes. El tercer método permite inferir la distribución del potencial en base a la intensidad de fracturas como una variable auxiliar y a una identidad general entre las distribuciones de diámetros de fracturas, de la intensidad de fracturas y del campo potencial sobre un soporte de bloque grande. Las herramientas y métodos propuestos se aplican a estudios de casos sintéticos y reales para demostrar su aplicabilidad. El conocimiento de los parámetros del modelo abre el camino para simular el DFN en el espacio y condicionar la simulación a datos observados.

Objetivo:Constatar desde un punto de vista BIOMECÁNICO, que la estabilidad que proporciona la osteosíntesis de la vértebra fracturada en los montajes cortos, es suficiente como para justificar los buenos resultados obtenidos desde el punto de vista CLÍNICO, en las fracturas por estallido del área toracolumbar.Hipótesis: - Hipótesis CLÍNICA: para los pacientes con fractura vertebral L1 estallido inestable, el tratamiento quirúrgico con osteosíntesis de la vértebra fracturada y de sus vecinas (superior e inferior), presenta mejores resultados desde el punto de vista clínico, que el tratamiento quirúrgico que no incluye la instrumentación de la misma.- Hipótesis BIOMECÁNICA: la rigidez proporcionada por la configuración de tres vértebras instrumentadas incluyendo la OVF, para una fractura tipo estallido inestable de la primera vértebra lumbar (L1), es mayor que la que proporcionan otros montajes que no incluyen la vértebra fracturada, aunque estos sean más largos.Material y método: BIOMECÁNICO: Se realiza un estudio experimental del comportamiento biomecánico de diferentes montajes cortos (dos niveles) y largos, con y sin osteosíntesis de la vértebra fracturada, en el tratamiento de fracturas de L1, con dos tipos de ensayos, uno sobre Modelo Sintético y otro sobre Modelo por Elementos Finitos.- Modelo Sintético: 1.- Ensayos in vitro de Rigidez del Sistema de Fijación sobre bloques de polietileno estándar, ante los modos de carga de flexo-extensión, torsión y flexión lateral. 2.- Sobre bloques de polietileno que simulan fractura vertebral inestable del 70% se realizan ensayos comparativos estáticos de rigidez / resistencia y a fatiga, en el modo de carga flexo-compresión sobre dos tipos de instrumentación corta, con y sin osteosíntesis de la vértebra fracturada.- Modelo Elementos Finitos: sobre modelado por elementos finitos de tramo de columna intacta T10-L4 validado previamente, se realiza simulación con fractura vertebral inestable del 70% de la vértebra L1 en dicho tramo. Se evalúa la rigidez para cargas de flexo-compresión, flexión lateral, extensión y torsión en las dos columnas (intacta y L1 inestable 70%) con diferentes tipos de instrumentación (largas con/sin osteosíntesis vértebra fracturada y cortas con/sin OVF).CLÍNICO: Estudio retrospectivo de 40 fracturas toracolumbares ( T12 - L2 ) tipo estallido inestables con IS Farcy > 15º y pérdida de altura del cuerpo vertebral superior al 40%, sin afectación neurológica (Frankel E), tratadas quirúrgicamente mediante abordaje e instrumentación posterior con montajes largos/cortos, con/sin osteosíntesis transpedicular de la vértebra fracturada. Localización de las fracturas: 7 casos en T12 , 23 casos L1 y 10 en L2 . Clasificación de Denis: 26 casos Burst tipo B, 11 casos Burst tipo A y 3 casos Burst tipo C. Se dividen los pacientes en dos grupos:GRUPO I: 19 pacientes sin osteosíntesis de la vértebra fracturada, 15 montajes largos y 4 montajes cortos.GRUPO II: 21 pacientes con osteosíntesis de la vértebra fracturada, todos ellos montajes cortos.Evaluación radiográfica preoperatoria, postoperatoria y final seguimiento valorando IS Farcy, pérdida de altura cuerpo vertebral ( % compresión ), y artrodesis ósea. Resultados clínicos evaluados según escala económico-funcional de Prolo. Tiempo medio de seguimiento de 26 meses ( 14 meses - 6 años ).Resultados:BIOMECÁNICOS: Modelo Sintético: 1. La utilización de tornillos transpediculares de tulipa abierta vs cerrada en el sistema de fijación posterior no mostró diferencias significativas en los Ensayos de Rigidez para los diferentes modos de carga.2. Existe mayor rigidez y resistencia estática / a fatiga, para el montaje de 6 tornillos (3 vértebras instrumentadas instrumentadas incluyendo la OVF).Modelo Elementos Finitos:1. Todas las configuraciones presentan rigidez superior a columna intacata en todos los modos de carga. 2. La rigidez de las configuraciones largas es considerablemente mayor que la de los montajes cortos.3. No existen diferencias en cuanto a rigidez a la hora de instrumentar o no la vértebra fracturada en los montajes largos, para todos los modos de carga.4. Para montajes cortos, si existen diferencias en cuanto a la rigidez del sistema para los diferentes modos de carga a la hora de instrumentar o no la vértebra fracturada, llegando al 40 %.5. La movilidad de la UVF frontera superior al montaje demostró ser mayor en los montajes largos frente a los cortos, por lo que recibirán mayor transmisión de tensiones, estando más expuestos a solicitaciones mecánicas.CLÍNICOS:Según la escala de Prolo se obtuvieron 33 casos con resultados excelentes o buenos (82,5%) y 7 casos regulares o malos (cinco de ellos sin osteosíntesis de la vértebra fracturada). Al año del seguimiento 36 pacientes pudieron incorporarse a su actividad laboral previa, y en ningún caso han tenido que dejar sus labores cotidianas. En cuanto a los resultados radiográficos, la pérdida de altura media del cuerpo vertebral fracturado preoperatorio fue del 68,9% (60% - 75%), con un aumento postoperatorio del 70% en el grupo de no instrumentación de la vértebra fracturada y del 90% en el grupo de montajes cortos e instrumentación de la vértebra fracturada. Atendiendo al Indice Sagital de Farcy pre y postoperatorio fue, en el grupo I de 20,24º(17,9º / 28,1º) y 0,59º (-3,2º / 4,2º), y para el grupo II de 24,46º (17,4º / 30º) y - 3,49º (-10º / 3,7º) respectivamente. La pérdida de corrección al final del seguimiento con respecto a la reducción inicial fue inferior a 3º en 11 casos. En todos los casos menos en uno se ha conseguido la artrodesis ósea.Como complicaciones se presentaron 6 casos de íleo paralítico, 5 seromas de herida quirúrgica y 1 caso de infección superficial de la herida de cresta iliaca.Conclusión: Desde el punto de vista clínico, funcional y biomecánico la instrumentación transpedicular corta con osteosíntesis de la vértebra fracturada en lesiones tipo estallido inestables del área toracolumbar con índice sagital medio de 22,35º ( 17,4º - 30º ) y pérdida de altura media del cuerpo vertebral del 68,9 % ( 60 - 75 % ), es el método más recomendable para el tratamiento de las mismas.Conclusión que puede ser aplicada a cualquier grupo de enfermos con este tipo de lesión anatomopatológica o similares.