Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 397178.pdf: 84509 bytes, checksum: f4b89cdd0e8b8db74d158d3eb611929d (MD5) Previous issue date: 2007-11-20 / A artroplastia de coluna vertebral vem se consolidando a cada dia, como uma alternativa para os problemas de degenera??o de disco intervertebral de coluna. Por?m, a artrodese ainda ? a t?cnica mais utilizada como solu??o para problemas relacionados ? degenera??o de disco intervertebral de coluna, mesmo que pesquisas cl?nicas atuais demonstrem que os resultados obtidos com a aplica??o desta t?cnica n?o s?o satisfat?rios a m?dio e longo prazo [18]. No Brasil, a aplica??o de t?cnicas de artroplastia ainda ? muito restrita, principalmente quando se trata de cirurgias em pacientes que fazem parte da popula??o de classe baixa e m?dia, pois as pr?teses para artroplastia existentes no mercado s?o importadas e possuem altos pre?os. Por isso, realizou-se o desenvolvimento de uma pr?tese para substitui??o total de disco intervertebral, com objetivo de, utilizando tecnologia nacional, tornar a sua fabrica??o vi?vel, e, consequentemente, com custos reduzidos. A metodologia de desenvolvimento deste trabalho iniciou-se com o projeto assistido por computador, sendo fundamental a an?lise por elementos finitos do modelo computacional da pr?tese. Durante as simula??es virtuais, foram realizados ensaios est?ticos de compress?o axial e compress?o/cisalhamento, onde se observou que a pr?tese apresentou resultados de resist?ncia mec?nica acima do necess?rio para o uso pretendido. Estes ensaios demonstraram a viabilidade da fabrica??o de amostras para a realiza??o dos ensaios experimentais de compress?o axial est?tica. Por sua vez, os ensaios experimentais apresentaram um bom padr?o de repetibilidade entre as diferentes amostras, denotando a qualidade dos trabalhos realizados, bem como a uniformidade geom?trica e dimensional obtida na fabrica??o das amostras. Os ensaios experimentais apresentaram resultados muito pr?ximos aos encontrados nas simula??es computacionais, tornando-se poss?vel validar trabalhos realizados por elementos finitos, e confirmando que a pr?tese desenvolvida possui resist?ncia mec?nica acima do necess?rio.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-01-04T20:46:57Z No. of bitstreams: 1 LucioMauroSouzaBorges_DISSERT.pdf: 4799735 bytes, checksum: 79d871fbe0b0a5ebf018035ed6367963 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-01-11T19:18:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LucioMauroSouzaBorges_DISSERT.pdf: 4799735 bytes, checksum: 79d871fbe0b0a5ebf018035ed6367963 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-11T19:18:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucioMauroSouzaBorges_DISSERT.pdf: 4799735 bytes, checksum: 79d871fbe0b0a5ebf018035ed6367963 (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / Este trabalho consiste na concep??o, desenvolvimento e implementa??o de um M?dulo Computacional CAE contendo algoritmos para a an?lise de tens?es e deforma??es integrado a um software acad?mico de visualiza??o denominado OrtoCAD. Os algoritmos de expans?o para a interface CAE que s?o frutos desse trabalho foram desenvolvidos na linguagem FORTRAN objetivando complementar e ampliar as potencialidades de dois trabalhos previamente desenvolvidos no ?mbito do PPGEM-UFRN, a saber: projeto e fabrica??o de um Leitor EletroMec?nico e o software OrtoCAD. O OrtoCAD ? uma interface CAD que, originalmente, inclui a visualiza??o 3D de cartuchos prot?ticos a partir de dados gerados por um equipamento (esp?cie de scanner tridimensional simplificado que utiliza engenharia reversa) dotado de um sistema de Leitura Eletro-Mec?nica (LEM). Inicialmente, a geometria de um coto (i.e. parte remanescente de uma perna amputada e onde a pr?tese se encaixa) ? obtida a partir dos dados produzidos pelo equipamento LEM, aplicando-se os conceitos da Engenharia Reversa. O n?cleo FEA proposto aplica os conceitos de teoria da casca, onde uma l?mina 2D ? gerada a partir de um pe?a s?lida 3D oriunda do OrtoCAD. O programa de an?lise de casca desenvolvido utiliza o M?todo dos Elementos Finitos (MEF) para a descri??o da geometria assim como a an?lise de comportamento do material, fazendo a utiliza??o de elementos de base Lagrangeana quadrangular de nove n?s e campo de deslocamento de ordem superior para melhor descri??o do campo de tens?es na espessura. Como resultado o novo m?dulo FEA oferece ?timas vantagens ao prover o OrtoCAD com novas funcionalidades, a saber: possibilitou a independ?ncia dos softwares comerciais de elevado custo; ampliou a biblioteca disponibilizando novas rotinas computacionais que tratam o problema de forma mais real?stica utilizando crit?rios de falhas de engenharia voltados para materiais comp?sitos; melhorou a performance da an?lise FEA ao utilizar um elemento de malha espec?fico que contempla um maior n?mero de n?s e, finalmente, possui a vantagem de ser aberto e customizado oferecendo versatilidade intr?nseca e amplas possibilidades de edi??o, ajuste e/ou otimiza??o que se fa?am necess?rias no futuro / This work consists of the conception, developing and implementation of a Computational Routine CAE which has algorithms suitable for the tension and deformation analysis. The system was integrated to an academic software named as OrtoCAD. The expansion algorithms for the interface CAE genereated by this work were developed in FORTRAN with the objective of increase the applications of two former works of PPGEM-UFRN: project and fabrication of a Electromechanincal reader and Software OrtoCAD. The software OrtoCAD is an interface that, orinally, includes the visualization of prothetic cartridges from the data obtained from a electromechanical reader (LEM). The LEM is basically a tridimensional scanner based on reverse engineering. First, the geometry of a residual limb (i.e., the remaining part of an amputee leg wherein the prothesis is fixed) is obtained from the data generated by LEM by the use of Reverse Engineering concepts. The proposed core FEA uses the Shell's Theory where a 2D surface is generated from a 3D piece form OrtoCAD. The shell's analysis program uses the well-known Finite Elements Method to describe the geometry and the behavior of the material. The program is based square-based Lagragean elements of nine nodes and displacement field of higher order to a better description of the tension field in the thickness. As a result, the new FEA routine provide excellent advantages by providing new features to OrtoCAD: independency of high cost commercial softwares; new routines were added to the OrtoCAD library for more realistic problems by using criteria of fault engineering of composites materials; enhanced the performance of the FEA analysis by using a specific grid element for a higher number of nodes; and finally, it has the advantage of open-source project and offering customized intrinsic versatility and wide possibilities of editing and/or optimization that may be necessary in the future

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 400633.pdf: 244771 bytes, checksum: 929e01919e85f7195f849c8c0c09bddc (MD5) Previous issue date: 2008-04-22 / Tit?nio e suas ligas s?o amplamente aplicados como materiais de implantes ortop?dicos e odontol?gicos devido a sua excelente biocompatibilidade, baixo m?dulo de elasticidade e alta resist?ncia ao desgaste e ? corros?o. Os fatores que influenciam decisivamente a adequada funcionalidade de um biomaterial s?o o crescimento do tecido ?sseo e a sua ades?o ? superf?cie do implante. Pesquisas recentes indicam que o processo de ades?o entre o implante e o tecido vivo depende da rugosidade superficial, devido ? modifica??o da sua superf?cie, e do crescimento ?sseo nesta regi?o. Essas modifica??es s?o alcan?adas principalmente com a deposi??o de revestimentos porosos por aspers?o t?rmica, a aplica??o de jateamentos com particulados cer?micos, ataques ?cidos e eletroqu?micos, entre outros. O objetivo espec?fico desta pesquisa ? estimar a osseointegra??o de filmes porosos de tit?nio em contato com a cortical ?ssea de ovinos, bem como avaliar o comportamento do processo de osseocondu??o desses filmes. O segundo objetivo ? avaliar a ades?o destes filmes porosos de tit?nio depositados sobre superf?cies modificadas de discos de tit?nio. As t?cnicas de fluoresc?ncia de raios X e espectroscopia por energia dispersiva de raios X foram aplicadas para verificar a composi??o qu?mica dos implantes, filme de tit?nio e implantes osseointegrados. A Microscopia Eletr?nica de Varredura foi usada para caracterizar a morfologia dos discos de Ti, filme de tit?nio e a interface tecido ?sseo/filme de tit?nio/metal-base. Testes de tra??o foram aplicados para avaliar a osseointegra??o dos filmes de tit?nio e a ades?o destes aos discos. Os valores de tens?o de ruptura estimados para os filmes de tit?nio s?o superiores aos verificados em discos sem revestimento poroso de tit?nio (RENZ, 2007), principalmente no per?odo de 30 dias p?s-operat?rio. Os filmes de tit?nio atacados com ?cido fluor?drico apresentaram os maiores valores de tens?o de ruptura da interface osso-filme quando comparados aos filmes somente depositados, indicando aumento da osseointegra??o. Os valores de ades?o dos filmes de tit?nio para as superf?cies modificadas s?o maiores que os valores de ades?o na superf?cie somente usinada.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 383160.pdf: 3194550 bytes, checksum: cc6dcfdfc93d7782e5f949d40152d488 (MD5) Previous issue date: 2006-07-17 / Os implantes de quadril s?o constitu?dos de uma cabe?a esf?rica met?lica que e. g., ? de a?o inoxid?vel 316-L ou ligas de Cr-Co, al?m de um componente polim?rico (UHMWPE). A aplica??o da radia??o gama usada no processo de esteriliza??o e dos raios X de diagn?stico utilizados no controle cl?nico da pr?tese podem contribuir na degrada??o prematura da superf?cie do UHMWPE resultando numa diminui??o do seu tempo de vida ?til. Neste trabalho, foi estudado o grau de prote??o de revestimentos tipo filme fino de tit?nio sobre o componente polim?rico (UHMWPE) em fun??o da exposi??o aos raios X de diagn?stico, comparando-os com os pol?meros n?o revestidos que tamb?m foram expostos ao mesmo tipo de radia??o. Parte destas amostras foram submersas em uma solu??o de HBSS (Hank s Balanced Salt Solution), a qual ? freq?entemente utilizada em culturas de c?lulas, pois simula o meio fisiol?gico do organismo humano. As amostras foram analisadas por diversas t?cnicas de caracteriza??o, dentre elas, a t?cnica de nanodureza para uma an?lise das propriedades mec?nicas do pol?mero, microscopia eletr?nica de varredura (MEV) para observa??o da qualidade superficial do UHMWPE e infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) para avalia??o das modifica??es na composi??o qu?mica do pol?mero. Ap?s serem irradiadas, as amostras utilizadas na primeira parte do trabalho, os resultados dos testes de nanodureza levaram a concluir que as propriedades mec?nicas do UHMWPE variam de lote para lote. As an?lises de MEV indicaram dois fatos claros: primeiramente que as amostras revestidas apresentavam uma qualidade superficial com menos danos que as amostras revestidas em concord?ncia com as an?lises de nanodureza e FTIR. Desta forma, com base nos resultados obtidos, podemos concluir que nossa hip?tese inicial, de que uma fina camada de tit?nio pode diminuir a oxida??o superficial do UHMWPE, ? verdadeira.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WilliamFQ.pdf: 3530709 bytes, checksum: e7ebfa713499f96e35732090f0094f3f (MD5) Previous issue date: 2008-08-07 / The manufacture of prostheses for lower limb amputees (transfemural and transtibial) requires the preparation of a cartridge with appropriate and custom fit to the profile of each patient. The traditional process to the patients, mainly in public hospitals in Brazil, begins with the completion of a form where types of equipment, plugins, measures, levels of amputation etc. are identified. Currently, such work is carried out manually using a common metric tape and caliper of wood to take the measures of the stump, featuring a very rudimentary, and with a high degree of uncertainty geometry of the final product. To address this problem, it was necessary to act in two simultaneously and correlated directions. Originally, it was developed an integrated tool for viewing 3D CAD for transfemoral types of prostheses and transtibial called OrtoCAD I. At the same time, it was necessary to design and build a reader Mechanical equipment (sort of three-dimensional scanner simplified) able to obtain, automatically and with accuracy, the geometric information of either of the stump or the healthy leg. The methodology includes the application of concepts of reverse engineering to computationally generate the representation of the stump and/or the reverse image of the healthy member. The materials used in the manufacturing of prostheses nor always obey to a technical scientific criteria, because, if by one way it meets the criteria of resistance, by the other, it brings serious problems mainly due to excess of weight. This causes to the user various disorders due to lack of conformity. That problem was addressed with the creation of a hybrid composite material for the manufacture of cartridges of prostheses. Using the Reader Fitter and OrtoCAD, the new composite material, which aggregates the mechanical properties of strength and rigidity on important parameters such as low weight and low cost, it can be defined in its better way. Besides, it brings a reduction of up steps in the current processes of manufacturing or even the feasibility of using new processes, in the industries, in order to obtain the prostheses. In this sense, the hybridization of the composite with the combination of natural and synthetic fibers can be a viable solution to the challenges offered above / A fabrica??o de pr?teses para amputados de membros inferiores (transfemural e transtibial) exige a confec??o de um cartucho com encaixe adequado e personalizado ao perfil de cada paciente. O processo tradicional de atendimento a pacientes, principalmente, em hospitais p?blicos no Brasil, inicia-se com o preenchimento de uma ficha onde s?o identificados os n?veis de amputa??o, tipos de equipamentos, encaixes, medidas etc. Atualmente, esse trabalho ? realizado de forma manual utilizando-se fitas m?tricas comuns e paqu?metro de madeira para tomada das medidas do coto caracterizando um trabalho bastante rudimentar, e com um alto grau de incerteza geom?trica do produto final. Para abordar esse problema foi necess?rio partir em duas dire??es simult?neas e correlatas. Inicialmente desenvolveu-se uma ferramenta integrada CAD de visualiza??o 3D para pr?teses dos tipos transfemoral e a transtibial denominado OrtoCAD I. Ao mesmo tempo em que se fez necess?rio projetar e construir um equipamento Leitor Mec?nico (esp?cie de scanner tridimensional simplificado) capaz de obter, automaticamente e com acuracidade, as informa??es geom?tricas do coto ou da perna sadia. A metodologia inclui a aplica??o de conceitos de engenharia reversa para gerar computacionalmente a representa??o do coto e/ou a imagem reversa do membro sadio. Os materiais usados na fabrica??o dessas pr?teses nem sempre obedecem a um crit?rio t?cnico cientifico, pois se por um lado atende ao crit?rio de resist?ncia por outro traz s?rios problemas devido principalmente ao excesso de peso. Isso causa diversos transtornos ao usu?rio devido ? falta de conformidade. Esse problema foi abordado com a cria??o de um material comp?sito hibrido para fabrica??o de cartuchos de pr?teses. Com o uso do Leitor Mec?nico e do OrtoCAD I o novo material comp?sito, que agrega as propriedades mec?nicas de resist?ncia e rigidez com par?metros importantes como baixo peso e baixo custo, pode ser dimensionado de forma correta. Alem disso consegue-se uma redu??o de etapas nos atuais processos de fabrica??o ou at? mesmo a viabilidade de uso de novos processos, no ?mbito industrial, na obten??o das pr?teses. Neste sentido, a hibridiza??o do comp?sito com a combina??o entre fibras sint?ticas e naturais pode ser uma solu??o vi?vel aos desafios propostos acima

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IvanMFL.pdf: 663615 bytes, checksum: a9a612a8d366a8eadb51a7b7c58984a5 (MD5) Previous issue date: 2009-02-20 / Due to advances in the manufacturing process of orthopedic prostheses, the need for better quality shape reading techniques (i.e. with less uncertainty) of the residual limb of amputees became a challenge. To overcome these problems means to be able in obtaining accurate geometry information of the limb and, consequently, better manufacturing processes of both transfemural and transtibial prosthetic sockets. The key point for this task is to customize these readings trying to be as faithful as possible to the real profile of each patient. Within this context, firstly two prototype versions (α and β) of a 3D mechanical scanner for reading residual limbs shape based on reverse engineering techniques were designed. Prototype β is an improved version of prototype α, despite remaining working in analogical mode. Both prototypes are capable of producing a CAD representation of the limb via appropriated graphical sheets and were conceived to work purely by mechanical means. The first results were encouraging as they were able to achieve a great decrease concerning the degree of uncertainty of measurements when compared to traditional methods that are very inaccurate and outdated. For instance, it's not unusual to see these archaic methods in action by making use of ordinary home kind measure-tapes for exploring the limb's shape. Although prototype β improved the readings, it still required someone to input the plotted points (i.e. those marked in disk shape graphical sheets) to an academic CAD software called OrtoCAD. This task is performed by manual typing which is time consuming and carries very limited reliability. Furthermore, the number of coordinates obtained from the purely mechanical system is limited to sub-divisions of the graphical sheet (it records a point every 10 degrees with a resolution of one millimeter). These drawbacks were overcome by designing the second release of prototype β in which it was developed an electronic variation of the reading table components now capable of performing an automatic reading (i.e. no human intervention in digital mode). An interface software (i.e. drive) was built to facilitate data transfer. Much better results were obtained meaning less degree of uncertainty (it records a point every 2 degrees with a resolution of 1/10 mm). Additionally, it was proposed an algorithm to convert the CAD geometry, used by OrtoCAD, to an appropriate format and enabling the use of rapid prototyping equipment aiming future automation of the manufacturing process of prosthetic sockets. / Devido aos avan?os no processo de fabrica??o de pr?teses ortop?dicas, a necessidade de uma melhor qualidade t?cnica na leitura da forma (i.e., com menos incertezas) da parte residual dos amputados tornou-se um desafio. Para superar esses problemas ? necess?rio ser capaz de obter informa??es precisas da geometria do membro e, consequentemente, melhorar os processos de fabrica??o de pr?teses e cartuchos transfemurais e transtibiais. O ponto-chave para esta tarefa ? personalizar essas leituras tentando ser o mais fiel poss?vel ao verdadeiro perfil de cada paciente. Dentro deste contexto, duas vers?es (α e β) de um prot?tipo de um scanner 3D mec?nico para ler forma residual de membros com base em t?cnicas de engenharia reversa foram concebidas. Prot?tipo β ? uma vers?o melhorada do prot?tipo α, apesar de ainda trabalhar em modo anal?gico. Ambos os prot?tipos s?o capazes de produzir uma representa??o CAD do membro atrav?s de apropriada planilha gr?fica e foram concebidos para funcionar exclusivamente atrav?s de meios mec?nicos. Os primeiros resultados foram encorajadores, uma vez que foram capazes de conseguir uma grande redu??o em rela??o ao grau de incerteza das medi??es quando comparadas com as dos m?todos tradicionais, que s?o muito imprecisas e desatualizadas. Por exemplo, n?o ? incomum ver estes m?todos arcaicos sendo usados utilizando fitas m?tricas caseiras para medir a forma da perna do paciente. Embora o prot?tipo β tenha melhorado as leituras, ainda ? necess?rio algu?m para introduzir os pontos plotados (i.e., aqueles marcados na planilha em formato de disco gr?fico) para um software acad?mico CAD chamado OrtoCAD. Esta tarefa ? realizada por digita??o manual, que ? morosa e tem confiabilidade limitada. Al?m disso, o n?mero de coordenadas obtidas a partir do sistema puramente mec?nico ? limitado ?s subdivis?es do disco gr?fico (ele grava um ponto a cada 10 graus com uma resolu??o de um mil?metro). Estes inconvenientes foram resolvidos na concep??o da segunda vers?o do prot?tipo β, na qual foi desenvolvida uma adapta??o eletr?nica, tornando-o capaz de realizar uma leitura autom?tica (i.e., sem interven??o humana no modo digital). Um software de interface (i.e., driver), foi desenvolvido para facilitar a transfer?ncia de dados. Resultados muito melhores foram obtidos significando menor grau de incerteza (ele registra um ponto a cada 2 graus com uma resolu??o de 1/10 mm). Al?m disso, foi proposto um algoritmo para converter a geometria CAD, utilizada pelo OrtoCAD, para um formato adequado e que permita a utiliza??o de equipamento de prototipagem r?pida destinado a uma futura automa??o do processo de fabrica??o dos cartuchos de pr?teses.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IedaNSM.pdf: 5948604 bytes, checksum: dbf245a349dd04cff535e8ba2e89601d (MD5) Previous issue date: 2007-07-06 / The aim of this work was to study a series of 11 different compositions of Ti-Zr binary alloys resistance to aggressive environment, i. e., their ability to keep their surface properties and mass when exposed to them as a way to evaluate their performance as biomaterials. The first stage was devoted to the fabrication of tablets from these alloys by Plasma-Skull casting method using a Discovery Plasma machine from EDG Equipamentos, Brazil. In a second stage, the chemical composition of each produced tablet was verified. In a third stage, the specimen were submitted to: as-cast microstructure analysis via optical and scanning electron microscopy (OM and SEM), x-ray dispersive system (EDS) chemical analysis via SEM, Vickers hardness tests for mechanical evaluation and corrosion resistence tests in a 0.9% NaCl solution to simulate exposition to human saliva monitored by open circuit potential and polarization curves. From the obtained results, it was possible to infer that specimens A1 (94,07 wt% Ti and 5,93% wt% Zr), A4 (77,81 wt % Ti and 22,19 wt % Zr) and A8 (27,83 wt% Ti and 72,17 wt% Zr), presented best performance regarding to corrosion resistance, homogeneity and hardness which are necessary issues for biomaterials to be applied as orthopedic and odontological prosthesis / Este trabalho teve como finalidade estudar uma s?rie de onze ligas met?licas bin?rias, tit?nio zirc?nio, quanto ? capacidade de resistirem ?s deteriora??es sem sofrerem modifica??es de suas propriedades iniciais de massa e superf?cie quando expostas a meios agressivos, como condi??o fundamental para que as mesmas sejam aplicadas como biomateriais. A primeira etapa tratou da confec??o das amostras das ligas em forma de pastilhas, empregando-se o processo de fundi??o Plasma Skull realizado na m?quina Discovery Plasma, produzida no Brasil pela EDG Equipamentos. Na segunda etapa, as amostras confeccionadas foram submetidas aos ensaios para a determina??o da composi??o qu?mica resultante de cada liga da s?rie ap?s a fus?o. E durante a terceira etapa foram feitos os procedimentos de avalia??es das amostras quanto ? homogeneidade e apresenta??o da microestrutura de cada uma das ligas no estado bruto de fus?o, como resultados dos ensaios metalogr?ficos por microscopia ?ptica e microscopia eletr?nica de varredura acoplada a espectroscopia por energia dispersiva de raios-x; quanto ? propriedade mec?nica de dureza medida em escala Vickers (HV); e quanto ?s propriedades qu?micas de resist?ncia ? corros?o, quando expostas em solu??o de cloreto de s?dio 0,9 %, para simular a saliva, empregando-se o monitoramento do potencial de circuito aberto e as curvas de polariza??o. A partir dos resultados obtidos foi poss?vel identificar as pastilhas de composi??es qu?micas A1 (94,07% de Ti e 5,93% de Zr), A4 (77,81% de Ti e 22,19% de Zr) e A8 (27,83% de Ti e 72,17% de Zr) que resultaram como maiores detentoras do conjunto de propriedades de resist?ncia ? corros?o, homogeneidade e dureza, as quais s?o mais necess?rias em biomateriais tipo pr?teses ortop?dicas ou odontol?gicas