[pt] Mecânica da fratura pode ser entendida como a área da ciência que estuda a propagação de fissuras, trincas, fendas e demais falhas a partir de processos mecânicos que venham afetar negativamente a resistência do material. Tradicionalmente, os conceitos em que a resistência dos materiais se baseiam não levam em conta a tenacidade à fratura do material, a qual pode ser definida como a propriedade que quantifica a resistência à propagação da trinca. A essência destes estudos pode ser aplicada em qualquer tipo de material, como por exemplo na área médica ao se estudar o comportamento da fratura óssea. Esse tipo de fratura geralmente surge através de traumas de alta energia. O osso, em condições normais, possui a habilidade de suportar cargas e absorver essa energia. Porém, caso haja um grande nível de energia associado ao trauma o osso não consegue suportar e acaba sofrendo uma fratura. Este trabalho tem o objetivo de desenvolver uma análise numérica em microescala de um fraturamento ósseo utilizando o Método dos Elementos Finitos Estendido (XFEM), a partir da simulação em 2D do mecanismo de início e propagação de trincas da ponta de uma fratura inicial em uma unidade do osso compacto chamada ósteon, que é delimitado pela camada cimentícia, uma zona pobre em colágeno tipo 1. Dessa forma, foi possível compreender que a camada cimentícia desempenha um papel de contenção, permitindo maiores deformações antes do rompimento na propagação da fratura em microescala, além disso, também foi verificado que ósteons na posição transversal possui a maior rigidez, enquanto na posição longitudinal tem-se os modelos mais dúcteis, devido a influência do canal de Haver. / [en] Fracture mechanics can be understood as the area of science that studies the propagation of fractures, cracks, slits, and other flaws from mechanical processes that may negatively affect the strength of the material. Traditionally, the concepts on which the strength of the materials are based do not consider the toughness to fracture of the material, which can be defined as the property that quantifies the resistance to crack propagation. The essence of these studies can be applied to any type of material, such as in the medical field when studying the behavior of bone fractures. This type of fracture usually arises through high-energy trauma. Bone, under normal conditions, can support loads and absorb this energy. However, if there is a high level of energy associated with the trauma, the bone cannot support it and ends up suffering a fracture. This paper aims to develop a numerical microscale analysis of a bone fracture using the Extended Finite Element Method (XFEM). This dissertation studies two-dimensional simulations of the initiation and propagation mechanisms of an initial fracture in a compact bone unit called the osteon, which is bounded by the cement line, a zone that is low in type 1 collagen. In this way, it was possible to understand that the cement layer plays a role of containment, allowing greater deformations before rupture in the propagation of the microscale fracture, in addition, it was also verified that osteons in the transverse position have the greatest rigidity, while in the longitudinal position they have the most ductile models were found, due to the influence of the Haver channel.

Defeitos de cartilagem e a mais comum doença articular, a osteoartrite, são caracterizadas pela destruição da cartilagem articular, e consequentemente na perda da função articular em humanos e animais. As estratégias atuais de tratamento, conservativas e cirúrgicas, são insuficientes: não resultam em restauração total da cartilagem hialina, e, portanto trazem um prognóstico reservado a longo prazo. O presente estudo tem por objetivo avaliar os efeitos do administração conjunta de concentrado de medula óssea, plasma rico em plaqueta sobre lesões condrais experimentalmente induzidas e tratadas com microfraturas e ácido hialuronico. Foram utilizadas as articulações metacarpofalangeana de 6 éguas, as quais foram divididas em 2 grupos aleatoriamente e cego. Foram feitos defeitos condrais totais através de artroscopia e, todos foram tratados com microfraturas e ácido hialurônico no transoperatório (M 0) sendo, esse repetido após 15 dias (M 15) e 30 dias (M 30). Grupo C (controle) e grupo T (tratado). O grupo T foi tratado com aspirado concentrado de células tronco de medula óssea adicionada ao plasma rico em plaquetas (PRP), os quais foram injetados na articulação no final da cirurgia (M0). O grupo T recebeu ainda 2 aplicações articulares adicionais de PRP em 15 dias (M 15) e 30 dias (M 30). As seguintes avaliações foram realizadas: exame clínico de claudicação, ultrassonografia, estudo radiográfico, avaliações de líquido sinovial (físico, bioquímico e citológico). As avaliações foram realizadas antes da cirurgia (M 0), com 3, 5 e 7 dias. Posteriormente a cada 15 dias (M 15, M 30, M 45 e M 60) e os 3 últimos momentos foram aos 90 (M90), 120 (M120) e 210 (M210) dias. Ao final do experimento os animais foram enviados para abate comercial. Foram verificadas diferenças estatísticas (p<0,05) entre o grupo tratado e controle para avaliação de proteínas no líquido sinovial corrigido por uréia em 3, 5 e 7 dias; para PGE2 no líquido sinovial em 3 e 5 dias onde para ambas as variáveis com maiores valores para o grupo tratado. Já a concentração de ácido hialurônico apresentou maiores valores (p<0,05) em 3, 45 e 90 dias no grupo controle. Para as demais variáveis não houve diferença estatística entre o grupo tratado e controle. Porém, notou-se medianas maiores para condroitin sulfato em 3 e 5 dias no grupo controle. Notavelmente, o grupo tratado apresentou melhor escore macroscópico na avaliação do tecido de reparo. Contudo, a administração intra-articular de concentrado de medula óssea e plasma rico em plaquetas sobre lesões condrais induzidas e tratadas com microfraturas e ácido hialurônico produziu uma reação articular transitória, principalmente nos primeiros 60 dias, e foi evidenciado pelo aumento de PGE2 e proteínas no líquido sinovial, bem como, claudicação, dor a flexão passiva, diminuição da mobilidade articular e aumento de volume articular. No entanto, o tratamento produziu um efeito condroprotetor e anabólico sobre tecido de reparo formado, uma vez que o grupo tratado apresentou menor concentração de ácido hialurônico 3, 45 e 90 dias e melhor escore macroscópico ICRS aos 210 dias / Cartilage defects and the most common joint disease, osteoarthritis, are characterized by destruction of articular cartilage, and consequently in loss of joint function in humans and animals. Current strategies of conservative and surgical treatment are insufficient: they don&rsquo;t result in complete restoration of hyaline cartilage, and bring a poor prognosis on the long term. This study aims to evaluate the effects of co-administration of bone marrow concentrate, platelet rich plasma on experimentally induced chondral lesions and treated with microfractures and hyaluronic acid. The metacarpophalangeal joints of 6 mares were used, which were divided into 2 groups at random and blind. Total chondral defects were made using arthroscopy, and all were treated with microfractures and hyaluronic acid during surgery (M 0) and the hyaluronic acid was repeated after 15 days (M 15) and 30 days (M 30). Group C (control) and T group (treated). Group T was treated with concentrated aspirated bone marrow stem cells added to the platelet rich plasma (PRP), which were injected into the joint at surgery (M0). The T group had another 2 additional joint PRP applications in 15 days (M 15) and 30 days (M 30). The following evaluations were performed: clinical examination of lameness, ultrasound, radiographic studies and synovial fluid analysis (physical, biochemical and cytological). The evaluations were performed before surgery (M 0), 3, 5 and 7 days. Then, every 15 days (M 15, M 30, M 45 and M 60) and the last 3 evaluation were at 90 (M90), 120 (M120) and 210 (M210) days. At the end of the experiment the animals were sent to commercial slaughter. Statistical differences were found (p <0.05) between the treated and control group for evaluation of protein in synovial fluid corrected by urea at 3, 5 and 7 days; for PGE2 in the synovial fluid in 3 to 5 days where both variables had higher values for the treated group. The hyaluronic acid concentration was higher (p <0.05) at 3, 45 and 90 days in the control group. For the other variables there were no statistical difference between the treated and control groups. However, greater medians were noticed for chondroitin sulfate in 3 to 5 days in the control group. Notably, the treated group showed better macroscopic score in the evaluation of the repair tissue. In conclusion, intra-articular administration of bone marrow concentrate and platelet-rich plasma on induced chondral lesions and treated with microfractures and hyaluronic acid produced a transient response joint, especially during the first 60 days, and it was evidenced by the increase in PGE2 and proteins of the synovial fluid, as well as lameness, pain passive flexion, decreased joint mobility and joint swelling. Besides that, the treatment produced an anabolic chondroprotective effect on repair tissue formed once the treated group showed lower concentration of hyaluronic acid 3, 45 and 90 days, and better ICRS macroscopic scoring at 210 days

La fracturation fragile des roches soumises à des cisaillements sous<br />fortes pressions de confinement présente des traits communs avec une transition de phase thermodynamique: la déformation se localise rapidement à l'échelle des grains dès la sortie du régime élastique réversible, tout en restant d'abord homogène aux grandes échelles. Alors que les microfractures individuelles croissent encore de façon stable, apparaissent autour de la contrainte pic des structures de grande échelle (bandes de cisaillement) qui brisent spontanément les symétries translationnelle et rotationnelle du problème.<br /><br />Analysant des données déformation/contrainte obtenues sur diverses<br />roches et conditions de charge, on montre que celles-ci présentent<br />un haut degré d'universalité, à savoir que la pente de charge est une loi de puissance de l'écart à la contrainte pic, avec un exposant identique dans les différentes experiences à la résolution expérimentale près. Cette loi est vérifiée pratiquement de la sortie du régime élastique, à la contrainte pic.<br /><br />Le fait que cet exposant semble indépendant de la roche, conjoint aux brisures de symétries et à l'émergence d'une structuration macroscopique, est typique d'un point critique. En conséquence, on développe à partir d'un simple postulat de maximisation d'entropie un formalisme de physique statistique adapté à ce problème. On obtient ainsi une distribution de probabilité sur les configurations de microfractures, en fonction de l'énergie nécessaire à leur formation. partir d'un modèle pour ces énergies basé sur des interactions élastiques, on obtient un système présentant deux transitions de phase: la première correspond à l'initiation de l'activité des microfractures, la seconde à la localisation macroscopique.<br />Ce modèle prédit à l'approche de la seconde transition le comportement quadratique observé dans les données, alors que le module d'Young effectif du matériau reste fini.

Defeitos de cartilagem e a mais comum doença articular, a osteoartrite, são caracterizadas pela destruição da cartilagem articular, e consequentemente na perda da função articular em humanos e animais. As estratégias atuais de tratamento, conservativas e cirúrgicas, são insuficientes: não resultam em restauração total da cartilagem hialina, e, portanto trazem um prognóstico reservado a longo prazo. O presente estudo tem por objetivo avaliar os efeitos do administração conjunta de concentrado de medula óssea, plasma rico em plaqueta sobre lesões condrais experimentalmente induzidas e tratadas com microfraturas e ácido hialuronico. Foram utilizadas as articulações metacarpofalangeana de 6 éguas, as quais foram divididas em 2 grupos aleatoriamente e cego. Foram feitos defeitos condrais totais através de artroscopia e, todos foram tratados com microfraturas e ácido hialurônico no transoperatório (M 0) sendo, esse repetido após 15 dias (M 15) e 30 dias (M 30). Grupo C (controle) e grupo T (tratado). O grupo T foi tratado com aspirado concentrado de células tronco de medula óssea adicionada ao plasma rico em plaquetas (PRP), os quais foram injetados na articulação no final da cirurgia (M0). O grupo T recebeu ainda 2 aplicações articulares adicionais de PRP em 15 dias (M 15) e 30 dias (M 30). As seguintes avaliações foram realizadas: exame clínico de claudicação, ultrassonografia, estudo radiográfico, avaliações de líquido sinovial (físico, bioquímico e citológico). As avaliações foram realizadas antes da cirurgia (M 0), com 3, 5 e 7 dias. Posteriormente a cada 15 dias (M 15, M 30, M 45 e M 60) e os 3 últimos momentos foram aos 90 (M90), 120 (M120) e 210 (M210) dias. Ao final do experimento os animais foram enviados para abate comercial. Foram verificadas diferenças estatísticas (p<0,05) entre o grupo tratado e controle para avaliação de proteínas no líquido sinovial corrigido por uréia em 3, 5 e 7 dias; para PGE2 no líquido sinovial em 3 e 5 dias onde para ambas as variáveis com maiores valores para o grupo tratado. Já a concentração de ácido hialurônico apresentou maiores valores (p<0,05) em 3, 45 e 90 dias no grupo controle. Para as demais variáveis não houve diferença estatística entre o grupo tratado e controle. Porém, notou-se medianas maiores para condroitin sulfato em 3 e 5 dias no grupo controle. Notavelmente, o grupo tratado apresentou melhor escore macroscópico na avaliação do tecido de reparo. Contudo, a administração intra-articular de concentrado de medula óssea e plasma rico em plaquetas sobre lesões condrais induzidas e tratadas com microfraturas e ácido hialurônico produziu uma reação articular transitória, principalmente nos primeiros 60 dias, e foi evidenciado pelo aumento de PGE2 e proteínas no líquido sinovial, bem como, claudicação, dor a flexão passiva, diminuição da mobilidade articular e aumento de volume articular. No entanto, o tratamento produziu um efeito condroprotetor e anabólico sobre tecido de reparo formado, uma vez que o grupo tratado apresentou menor concentração de ácido hialurônico 3, 45 e 90 dias e melhor escore macroscópico ICRS aos 210 dias / Cartilage defects and the most common joint disease, osteoarthritis, are characterized by destruction of articular cartilage, and consequently in loss of joint function in humans and animals. Current strategies of conservative and surgical treatment are insufficient: they don&rsquo;t result in complete restoration of hyaline cartilage, and bring a poor prognosis on the long term. This study aims to evaluate the effects of co-administration of bone marrow concentrate, platelet rich plasma on experimentally induced chondral lesions and treated with microfractures and hyaluronic acid. The metacarpophalangeal joints of 6 mares were used, which were divided into 2 groups at random and blind. Total chondral defects were made using arthroscopy, and all were treated with microfractures and hyaluronic acid during surgery (M 0) and the hyaluronic acid was repeated after 15 days (M 15) and 30 days (M 30). Group C (control) and T group (treated). Group T was treated with concentrated aspirated bone marrow stem cells added to the platelet rich plasma (PRP), which were injected into the joint at surgery (M0). The T group had another 2 additional joint PRP applications in 15 days (M 15) and 30 days (M 30). The following evaluations were performed: clinical examination of lameness, ultrasound, radiographic studies and synovial fluid analysis (physical, biochemical and cytological). The evaluations were performed before surgery (M 0), 3, 5 and 7 days. Then, every 15 days (M 15, M 30, M 45 and M 60) and the last 3 evaluation were at 90 (M90), 120 (M120) and 210 (M210) days. At the end of the experiment the animals were sent to commercial slaughter. Statistical differences were found (p <0.05) between the treated and control group for evaluation of protein in synovial fluid corrected by urea at 3, 5 and 7 days; for PGE2 in the synovial fluid in 3 to 5 days where both variables had higher values for the treated group. The hyaluronic acid concentration was higher (p <0.05) at 3, 45 and 90 days in the control group. For the other variables there were no statistical difference between the treated and control groups. However, greater medians were noticed for chondroitin sulfate in 3 to 5 days in the control group. Notably, the treated group showed better macroscopic score in the evaluation of the repair tissue. In conclusion, intra-articular administration of bone marrow concentrate and platelet-rich plasma on induced chondral lesions and treated with microfractures and hyaluronic acid produced a transient response joint, especially during the first 60 days, and it was evidenced by the increase in PGE2 and proteins of the synovial fluid, as well as lameness, pain passive flexion, decreased joint mobility and joint swelling. Besides that, the treatment produced an anabolic chondroprotective effect on repair tissue formed once the treated group showed lower concentration of hyaluronic acid 3, 45 and 90 days, and better ICRS macroscopic scoring at 210 days

Both joint sets and fault-related fractures serve as important conduits for fluid flow. In the former case, they can strongly influence both permeability and permeability anisotropy, with implications for production of water, hydrocarbons and contaminant transport. The latter can affect issues of fluid flow, such as whether a given fault seals or leaks, and fault mechanics. These fractures are commonly interpreted as Natural Hydraulic Fractures (NHFs), i.e., mode 1 fractures produced when pore fluid pressure exceeds the tensile strength of the rock. Various mathematical models have been a rich source of hypotheses to explain the formation and propagation of NHFs, but have provided only limited information and nothing about processes of fracture initiation in originally intact rock. Recent laboratory experiments of French et al. (2012) have advanced our understanding of mechanical controls on fracture initiation and spacing. Here, detailed analysis of both through-going fracture surfaces, non-through-going fractures, in experimentally deformed samples provide a deeper understanding of NHF processes and resulting geometric features in porous siliciclastic sedimentary rocks. Observations indicate that both fracture planarity and microcrack damage (which has not previously been reported for opening mode fractures) vary significantly depending on the degree of mechanical heterogeneity and anisotropy of the host rock. Variations reflect mechanical controls on fracture initiation and propagation, suggesting that fracture spacing may in part reflect the distribution of mechanical heterogeneities. These data indicate that the more homogeneous the rock, the greater the microcrack damage surrounding a given NHF, increasing expected fracture-associated permeability for a given fracture aperture.

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