Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Os desenvolvimentos teóricos e experimentais na área de biomateriais têm sido aplicados diretamente a distintos campos da Medicina (odontologia, medicina regenerativa e radioterapia). Esses avanços foram concentrados tanto para diagnosticar doenças como para a quantificação de seus graus de progressão. Na perspectiva desses estudos, biomateriais estão sendo projetados e confeccionados para aplicação em diversas áreas da ciência, proporcionado avanços no radiodiagnóstico, na dosimetria para radioterapia e na calibração de equipamentos radioterápicos. Desenvolver um phantom a partir de um biomaterial se tornou um grande aliado da Medicina no tratamento de pacientes com doenças oncológicas, possibilitando melhor desempenho dos equipamentos, com a finalidade de redução dos danos causados ao tecido sadio devido ao excesso de exposição à radiação. Este trabalho utilizou polímeros: quitosana e gelatina para confecção das estruturas poliméricas e foi possível controlar as diferentes formas de produção e processamento, caracterizar e avaliar o biopolímero por técnicas físicas (ELT,MEV, e DEI) e, por consequência, analisar a aplicabilidade como phantom pulmonar de camundongo. Foi possível avaliar a morfologia dos biomateriais quantitativamente por microscopia eletrônica de varredura associada a técnica de imagem. A relevância deste trabalho se concentra em desenvolver um phantom a partir de biomateriais poliméricos que possa atuar como objeto simulador fornecendo alto contraste de imagem quando submetido a análise. Dessa forma, a escolha da técnica DEI foi satisfatória uma vez que trata-se de uma técnica de imagem de raios X de alta resolução. As imagens obtidas por DEI têm mostrado os detalhes da microestrutura interna dos biomateriais produzidos as quais possuem ≈ 10 μm de dimensão. Os phantoms confeccionados apresentaram densidade variando de 0,08 a 0,13 g/cm3. / The theoretical and experimental developments in the biomaterials area have been directly applied to different fields of Medicine (odontology, regenerative medicine and radiotherapy). These advances have focused both for diagnosing diseases such as for quantifying degrees of progression. From the perspective of these studies, biomaterials are being designed and manufactured for application in various areas of science, provided advances in diagnostic radiology, radiotherapy dosimetry and calibration of radiotherapy equipment. Develop a phantom from a biomaterial has become a great ally of medicine in the treat patients with oncological diseases, allowing better performance of the equipment in order to reduce damage to healthy tissue due to excessive exposure to radiation. This work used polymers: chitosan and gelatin, for making the polymeric structures and controlled for different types of production and processing, characterizing and evaluating the biopolymer by physical techniques (STL, SEM and DEI) and therefore analyze applicability as phantom mouse lung. It was possible to evaluate the morphology of biomaterials quantitatively by scanning electron microscopy associated with imaging technique. The relevance of this work focuses on developing a phantom from polymeric biomaterials that can act as phantom providing high image contrast when subjected to analysis. Thus, the choice of DEI technique is satisfactory since it is an imaging technique of X-ray high resolution. The images obtained by DEI have shown the details of the internal microstructure of the biomaterial produced which have ≈ 10 μm dimension. The phantoms had made density ranging from 0.08 a 0.13 g/cm3. / Tese (Doutorado)

Orientador: Eliana Aparecida de Resende Duek / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:07:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barauna_GrazielledosSantos_M.pdf: 1217156 bytes, checksum: ded7e97c7818fe0c3d87cb97d8c8f8aa (MD5) Previous issue date: 2007 / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Researches on alloy elements such as niobium and silicon have been added to titanium alloys as an alternative for new materials to be used in orthopedic implants, once they present biocompatibility and favor reductions in the elasticity modulus. Therefore, the objective of this study was to investigate the phase transformations, mechanical properties and corrosion resistance of the Ti-Nb and Ti-Nb-Si alloys for biomedical applications. The results showed that Si addition is effective to stabilizing the £] phase, which also acts as a ç suppressor, and to produce grain refinement. In all samples, the hardness values increased with the increasing of Si content, while the elastic modulus was reduced in the Ti-15Nb-xSi and Ti-35Nb-xSi alloys; however, for Ti-40Nb-xSi samples increased with the increasing of Si content. Lower elastic moduli were observed in water-quenched Ti-35Nb-xSi alloys, for which tensile tests and corrosion resistance were performed. The increase in Si concentration also produced an increase in the alloys mechanical strength. Ti-35Nb-0,55Si alloy, however, showed brittle mechanical behavior which was related to the presence of silicides, referred as (Ti,Nb)3Si, at the grain boundaries. Corrosion tests showed that the alloys exhibit high resistance in the studied environment. The results suggest that the Ti-35Nb-0,35Si alloys presents the best combination of properties: good mechanical strength, low elastic modulus and excellent corrosion resistance. / Elementos de liga como niobio e silicio tem sido adicionados a ligas de titanio como uma alternativa na busca de novos materiais para implantes ortopedicos, visto que apresentam biocompatibilidade e favorecem a reducao do modulo de elasticidade. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi investigar as transformacoes de fases, propriedades mecanicas e de resistencia a corrosao de ligas dos sistemas Ti-Nb e Ti-Nb-Si para aplicacoes biomedicas. Os resultados mostraram que a adicao de Si foi efetiva na estabilizacao da fase £], o qual tambem atua como supressor de ç, alem de produzir refinamento de grao. Em todas as amostras estudadas, os valores de dureza se elevaram com o aumento do teor de Si, enquanto que o modulo de elasticidade sofreu uma reducao nas ligas dos grupos Ti-15Nb-xSi e Ti-35Nb-xSi; no entanto, para as amostras Ti-40Nb-xSi foi verificado um aumento de seus valores com a elevacao do teor de Si. Menores modulos de elasticidade foram observados nas ligas Ti-35Nb-xSi resfriadas em agua, para as quais foram realizados ensaios de tracao e de resistencia a corrosao. Foi observado que o aumento da concentracao de Si tambem produziu um aumento na resistencia mecanica das ligas, entretanto, a liga com 0,55% de Si, apresentou comportamento mecanico fragil atribuido a presenca de silicetos, indicados como (Ti,Nb)3Si nos contornos de graos. Os ensaios de corrosao mostraram que as ligas apresentaram uma alta resistencia no meio estudado. Os resultados obtidos sugerem que a liga Ti-35Nb-0,35Si apresenta a melhor combinacao de propriedades: boa resistencia mecanica, baixo modulo de elasticidade e excelente resistencia a corrosao.

CNPq / Este trabalho apresenta o estudo de um método para a determinação da posição e orientação de uma bobina implantável em relação à bobina transmissora localizada externamente ao paciente. No aspecto elétrico, conhecer a posição e orientação da bobina implantada permite um maior domínio sobre o posicionamento do enlace e, consequentemente, das características de eficiência e potência entregue ao secundário, i.e. ao IMD. Já no aspecto clínico, detectar e determinar a posição da bobina implantável e, se possível, do IMD, pode auxiliar na determinação de possíveis movimentações do dispositivo na região implantada que podem influenciar o seu desempenho. Neste sentido, realizou-se análises teóricas a cerca da indutância mútua, do coeficiente de acoplamento magnético e de sistemas de transferência de energia sem fio (WPT) a duas bobinas. Por meio do modelo matemático implementado no software Matlab e o projeto experimental de sistemas de WPT a duas bobinas, avaliou-se a influência de desalinhamentos laterais e angulares sobre o acoplamento magnético. A partir das características observadas, descreveu-se os procedimentos necessários para estimar a posição e orientação relativa da bobina do dispositivo implantável apenas mensurando os parâmetros elétricos do primário. Em uma avaliação preliminar, por meio de testes virtuais, observou-se um erro médio e incerteza padrão na determinação da posição relativa de 2,4 mm e 1,1 mm, respectivamente, que se comparada às dimensões das bobinas (40 mm de diâmetro para bobina externa e 5,5 mm para a bobina implantável) indicam uma exatidão adequada. Para a determinação do ângulo relativo o método também apresentou resultados promissores, uma vez que o erro médio foi de 7º e a incerteza padrão obtida de 8,2º. Desta forma, o método estudado possibilita o desenvolvimento de equipamentos para determinação da posição e orientação relativa de uma bobina implantável mensurando apenas a corrente no primário, sem a necessidade de circuitos adicionais no IMD ou a utilização de equipamentos de imagem médicos. / This paper presents the study of a method for determining the implanted coil position and orientation relative to the transmitter coil externally located to the patient. In the electrical aspect, knowing the implanted coil position and orientation allows greater control over the placement of the link and thus the efficiency of features and power delivered to the secondary, i.e. the IMD. In the clinical aspect, detect and determine the implantable coil position, if possible, the IMD can assist in determining possible device movements in the implanted area that can influence their performance. In this sense, a theoretical analysis about the mutual inductance, the magnetic coupling coefficient and two coils wireless power transfer (WPT) systems was realized. Through mathematical model implemented in Matlab and experimental design of two coil WPT systems, the influence of lateral and angular misalignment on the magnetic coupling was assessed. From the observed characteristics, was described the necessary procedures to estimate the relative position and orientation of the implantable device coil only measuring the primary electrical parameters. In a preliminary evaluation, through virtual testing, there was an average error and standard deviation in determining the relative position of 2.4 mm and 1.1 mm, respectively, compared to the dimensions of the coils (40 mm diameter to external coil and 5.5 mm for implantable coil) indicate adequate accuracy. To the relative angle the method also yielded promising results, since the average error was 7° and the standard deviation obtained 8.2°. Thus, the method studied enables the development of equipment for determining the implanted coil relative position and orientation measuring only the primary current without the need for additional circuitry in IMD or the use of medical imaging equipment.