Browsing by Author "Natal, Renato"
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- Análise biomecânica das fraturas diafisárias do fémur (Tipo B) utilizando uma haste intramedularPublication . Fernandes, M.G.A.; Fonseca, E.M.M.; Barbosa, Marcos Pinotti; Natal, RenatoAs fraturas ósseas na região diafisária do fémur são lesões complexas das quais resultam, habitualmente, períodos extensos de hospitalização e de reabilitação. O sistema de classificação desenvolvido pelo grupo Suíço AO (Arbeitsgemeinschaft fur Osteosynthesefragen; ASIF- Association for the Study of Internal Fixation) inclui a classificação das fraturas nos ossos longos no tipo A, B, ou C. O estudo irá incidir sobre a fratura diafisária do fémur do tipo B. O recurso a hastes intramedulares bloqueadas, no que diz respeito à fixação intramedular, é um dos tratamentos possíveis deste tipo de fraturas. No presente trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma metodologia para análise biomecânica de fraturas diafisárias do fémur (tipo B), seguindo o tratamento utilizado no hospital Nossa Senhora das Dores - Brasil. Foi gerado um biomodelo e um modelo simplificado do conjunto osso-implante-parafusos utilizando o método de elementos finitos. Os resultados obtidos indicam que a introdução das hastes intramedulares em aço inoxidável ou em titânio no fémur diminuem as tensões ao longo do osso, promovendo uma maior estabilidade. O modelo simplificado apresentou resultados compatíveis com o biomodelo. Este facto possibilita que o modelo simplificado se torne uma ferramenta vantajosa na análise biomecânica das fraturas diafisárias do fémur (tipo B), uma vez que não há recurso a imagens médicas.
- Análise de tensões em espumas de poliuretano rígidas sob furação com velocidade de rotação constantePublication . Azevedo, Lucas D.; Fernandes, M.G.A.; Fonseca, E.M.M.; Natal, RenatoEste trabalho de investigação tem como objetivo a avaliação do estado de tensão gerado durante o processo de furação em materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas, com características semelhantes ao osso humano cadavérico.
- Análise de tensões em espumas de poliuretano rígidas sob furação com velocidade de rotação constantePublication . Azevedo, Lucas D.; Fernandes, Goreti; Fonseca, E.M.M.; Natal, RenatoEste trabalho de investigação tem como objetivo a avaliação do estado de tensão gerado durante o processo de furação utilizando materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas com características similares ao osso cortical humano cadavérico. Foi desenvolvido um modelo experimental com recurso à técnica de extensometria e termografia, para obtenção das deformações no material e da temperatura na broca. Em simultâneo, foi desenvolvido um modelo numérico de dinâmica explícita calibrado com os resultados experimentais. Com base no estudo efetuado verificou-se que a diminuição da velocidade de avanço, para uma velocidade de rotação constante durante o processo de furação, provoca o aumento das tensões no material, em regiões próximas da zona de furação.
- Análise de tensões em materiais compósitos durante processos de furaçãoPublication . Azevedo, Lucas D.; Fernandes, M.G.A.; Fonseca, E.M.M.; Natal, RenatoA furação do tecido ósseo é uma operação indispensável em diversos procedimentos cirúrgicos ortopédicos. No entanto, existem diversos fatores relacionados com o processo de furação que podem provocar dano no tecido ósseo. Os parâmetros de furação como a velocidade de avanço, velocidade de rotação e geometria da broca devem ser cuidadosamente considerados de forma a obter resultados cirúrgicos satisfatórios.
- Análise de tensões em materiais compósitos durante processos de furaçãoPublication . Azevedo, Lucas D.; Fernandes, M.G.A.; Fonseca, E.M.M.; Natal, RenatoA furação do tecido ósseo é indispensável em cirurgia ortopédica. Há fatores no processo de furação que podem provocar dano no tecido ósseo. Os parâmetros de furação como velocidade de avanço, velocidade de rotação e geometria da broca devem ser considerados cuidadosamente para obtenção de resultados cirúrgicos satisfatórios.
- Análise de tensões em materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas sob furaçãoPublication . Azevedo, Lucas D.; Fernandes, M.G.A.; Fonseca, E.M.M.; Natal, RenatoEm diferentes áreas da medicina existem processos cirúrgicos que envolvem a furação de tecido ósseo, dependendo o seu sucesso da conjugação de diversos parâmetros. A previsão e o controlo dos parâmetros envolvidos são fundamentais para a redução do dano no tecido ósseo. Este trabalho de investigação tem como objetivo avaliar o estado de tensão gerado durante o processo de furação utilizando materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas com características similares ao osso humano. Durante a furação dos materiais sólidos são utilizados métodos experimentais, baseados na extensometria e na termografia, para análise das deformações e da temperatura na broca. Os parâmetros envolvidos na furação são a velocidade de rotação e a geometria da broca constantes em diferentes testes, sendo variável a velocidade de avanço. Em simultâneo, foi desenvolvido um modelo numérico de formulação explícita, com recurso ao método de elementos finitos, através do programa LS-DYNA. Os resultados permitem obter o campo de tensões nos materiais sólidos em função dos diferentes parâmetros de furação. Para a mesma velocidade de rotação e geometria da broca, a diminuição na velocidade de avanço provoca o aumento do nível de tensão. Em relação à resistência mecânica da espuma de poliuretano rígida utilizada, e para a zona de medição instrumentada, não há registo de dano material. O dano é provocado na zona de furação pela remoção do material.
- Análise térmica durante o processo de furação do osso cortical e trabecularPublication . Fernandes, Maria Goreti Antunes; Fonseca, E.M.M.; Natal, RenatoProcedimentos cirúrgicos que envolvem o corte do tecido ósseo são uma prática cada vez mais frequente na medicina, sendo de extrema importância conhecer o comportamento deste tecido durante e após a cirurgia. A perda de tecido ósseo devido à produção excessiva de calor, durante os processos de furação óssea, é um dos problemas mais comuns e estudados na literatura. Diversos autores revelam que o aumento da temperatura durante a furação está diretamente relacionado com os parâmetros de corte escolhidos, nomeadamente a velocidade de corte, a velocidade de avanço, a força aplicada, a profundidade do corte, a utilização ou não de um sistema de refrigeração, a geometria da ferramenta de corte, e também o tipo de material da broca e de osso.
- Analyis of stresses in drilled composite materialsPublication . Fernandes, Maria; Natal, Renato; Fonseca, E.M.M.In medicine there are many surgical procedures that involve the bone tissue, often entail cutting, drilling or screwing operations of the bone. The success of these surgeries depends on many factors and the bone damage degree generated during the drilling. The cutting effort achieved during the drilling process is one of the problems and is directly related with the drilling parameters. It is essential to understand and to improve the cutting conditions to minimize the bone damage.
- Analysis of stresses in drilled composite materialsPublication . Fernandes, M.G.A.; Natal, Renato; Fonseca, E.M.M.In this study, a three-dimensional dynamic model was built to simulate the drilling process in the composite materials. With an explicit dynamic simulation it is possible to obtain large structural deformation and to apply high intensity loading in a short time frame. Using this methodology, the influence of different cutting parameters were considered during the drilling process in typical composite materials. Also, similar tests were produced in laboratory using composite blocks. Each composite material was instrumented with strain gauges to obtain the strain in different surface positions during the drilling process. The results from the numerical methodology were compared with the experimental methodology. It was concluded when the feed-rate is higher the stresses and strains in the composite material are lower. The obtained numerical and experimental results were similar. Therefore the developed numerical model proved to be a great tool in this kind of analysis.
- Assessment of different drill diameter on bone drilling processPublication . Fernandes, M.G.A.; Fonseca, E.M.M.; Natal, RenatoDrilling is a highly demanding machining process due to drill bit geometries complexity and the progressive material failure on the workpiece. When applied to living tissues the process assumes greater attention to ensure a minimally invasive procedure. Implant failure may occur as result of the mechanical conditions created around the hole. Simulation of bone drilling could be used as methodology to optimize the process and parameters in order to reduce the bone damage and ensure ideal drilling conditions. In this research, the effect of drill bit diameter on the generated stresses level during drilling was analysed through numerical simulations and compared with experimental results. An explicit dynamic program was used in the simulations of three dimensional elasto-plastic dynamic finite element models. The numerical models were validated with drilling experiments on polyurethane foam materials with similar properties to the human cortical bone. The results indicated that smaller drill bit diameter leads to a decrease in the stress in foam materials for a constant feed-rate and drill speed. The maximum stress occurred in the drilled zone and surrounding tissues.