Orientador: José Elias Tomazini / Banca: Mauro Hugo Mathias / Banca: Luiz Carlos de Queiroz / Resumo: Para melhor entender os mecanismos degenerativos da coluna vertebral e avaliar o melhor método para seu tratamento é necessário que se conheça o comportamento dos diversos componentes das articulações intervertebrais. Com isso, torna-se essencial o desenvolvimento de dispositivos capazes de simular as condições fisiológicas de movimentos e cargas a fim de realizar testes in vitro que fornecerão dados para posteriormente serem testados in vivo. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de dispositivos para a realização de testes in vitro com coluna vertebral. Estes dispositivos constam de uma máquina capaz de simular o movimento de flexão-extensão, pré-cargas axiais e a angulação pélvica, e uma lâmina de extensometria para captar as deformações dos tecidos testados. Foram realizados experimentos com discos invertebrais suínos a fim de avaliar a eficiência dos dispositivos. Realizaram-se dois experimentos usando os dispositivos desenvolvidos e um experimento na máquina universal de ensaios. Como resultado obteve-se valores de propriedades mecânicas coerentes com a literatura e o disco intervertebral comportando-se como um material viscoelástico. Outro ponto importante foi a obtenção da pressão intradiscal aproximada relacionando-a com o deslocamento angular da coluna. Conclui-se que os dispositivos apresentaram funcionamento satisfatório, abrindo perspectivas para outros estudos. / Abstract: The best way to understand the degenerative mechanisms of the vertebral column and to evaluate appropriated methods for its treatment it is necessary to know the behavior of the diverse components of the intervertebral joints. So, it becomes essential to simulate the physiological conditions of movements and loads in order to carry through test in vitro that they will supply datas to be tested in vivo. The objective of this study is the development of devices of low cont for the accomplishment of tests in vitro with spine. These devices consist of a machine capable to simulate the movement of flexion-extension, daily pay-loads and the pelvic inclination, and an extensometry blade to catch the deformations of tested structures. POrcine had been carried through experiments with intervertebral discs in order to evaluate the efficiency od the devices. Two experiments had been become fullfilled using the developed devices and an experiment in the universal test machine. As result we got values of coherent mechanical properties with literature and the intervertebral disc behaving as a viscoelastic material. Another important point was the attainment of the intradiscal pressure approached relating it with the angular displacement of the spine. It is concluded that the devices had presented satisfactory functioning, opening perspective for other studies. / Mestre

Resumo: A desidratação do núcleo pulposo que, juntamente com o anulus fibroso, compõe o disco intervertebral, participa do processo de degeneração da coluna vertebral. Torna-se importante entender como este processo de desidratação e a consequente alteração das propriedades mecânicas influenciam na biomecânica dessa articulação. O principal objetivo deste estudo é analisar a influência da desidratação no coeficiente de amortecimento viscoso e como esta variação pode alterar o comportamento mecânico do disco intervertebral lombar. Este estudo é composto de duas etapas: na primeira, o coeficiente de amortecimento viscoso foi obtido experimentalmente de unidades funcionais de colunas lombares suínas antes e após o processo de desidratação das mesmas; na segunda, foi simulado em modelo computacional a resposta harmônica, utilizando-se dados da literatura e do coeficiente de amortecimento viscoso, analisando as diferenças entre uma simulação com o disco intervertebral hidratado e desidratado. O coeficiente de amortecimento viscoso hidratado (4,7) e desidratado (2,7) apresentou diferença estatisticamente significante (p<0,001). Na simulação computacional podese evidenciar uma menor influência da variação do coeficiente de amortecimento viscoso quando analisado de forma isolada do que quando analisado em conjunto com variações nos dados referentes à rigidez, principalmente nas frequências de ressonância e nas amplitudes de pressão intradiscal e deformação do disco intervertebral. Concluiu-se que discos intervertebrais desidratados respondem de forma diferente à vibração, o que pode contribuir para os processos lesivos da coluna vertebral / Abstract: The dehydration of the nucleus pulposus which, with the anulus fibrosus, composes the intervertebral disc, participates in the process of degeneration of the spine. It is important to understand how this process and the consequent alteration of dehydration of the mechanical properties influence the biomechanics of this joint. The aim of this study is to analyze the influence of dehydration in the viscous damping coefficient and how this variation can change the mechanical behavior of lumbar intervertebral disc. This study consists of two stages: first, the viscous damping coefficient was obtained experimentally in functional units of porcine lumbar spine before and after the dehydration process of them; second, an harmonic response was simulated in a computer model, using literature data and the viscous damping coefficient, analyzing the differences between a simulation with the hydrated and dehydrated intervertebral disc. The hydrated (4.7) and dehydrated (2.7) viscous damping coefficient showed a statistically significant difference (p <0.001). In the computer simulation, a lower influence of variation of the viscous damping coefficient can be detected when analyzed separately than when analyzed together with variation on stiffness data, especially in the resonance frequencies and in the amplitudes of the intradiscal pressure and deformation of the intervertebral disc. We conclude that dehydrated intervertebral discs respond differently to vibration, what can contribute to the damaging processes of the spine / Orientador: José Elias Tomazini / Coorientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: Fernando de Azevedo Silva / Banca: José Geraldo Trani Brandão / Banca: Valdeci Donizete Gonçalves / Banca: Magda Francisca Gonçalves Rocha / Doutor