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Title: Numerical and experimental evaluation of micromovements in an integrated system of bone fixation
Other Titles: Avaliação numérica e experimental de micromovimentos num sistema integrado de fixação óssea
Authors: Almeida, Diana Rodrigues de 
Orientador: Paulino, Maria de Fátima da Costa
Keywords: Alongamento ósseo; Fixador externo; Formação de calo ósseo
Issue Date: Jul-2016
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: The bone stabilization to consolidate fractures is clinically used in medicine for quite a while. After World War II became necessary to develop mechanical systems that allowed stabilization of fractures of the limbs so that the bone could properly heal. Several types of fixator were developed throughout the years taking in consideration the severity of each situation, from trauma fractures to correction of bone deformities. The process of bone regeneration and consolidation is fairly rapid in patients with some mobility as opposed to patients with poor or none mobility whatsoever. In these cases, stimulation of bone callus becomes a necessity in order to reduce the time of the fracture healing of the patient. Introducing micromovements into the fracture focus is the method of stimulation in which this dissertation inserts itself. This work studies the possibility of engaging an engine to the frame of the fixator, enabling the transfer of micromovements into the fracture focus. Components are designed to support the engine to the frame and numerical models of the fixator are simulated to accomplish a relation between load applied in the nylon tube and its displacement. Furthermore, a methodology and experimental setup was developed with the purpose of analysing the value of load that is transferred to the fracture focus once considering an amount of stiffness that represents new bone callus. Results are presented and discussed and continued work is suggested in order to accomplish an outcome that fulfils the aims of this dissertation’s framework.
A estabilização óssea para a consolidação de fraturas é utilizada pela medicina desde há muito tempo. Contudo, após a segunda guerra mundial assistiu-se a um crescimento no desenvolvimento de sistemas mecânicos direcionados para a estabilização de fraturas ósseas, em particular destinados à utilização em membros longos, de modo a permitir uma adequada cicatrização. Vários tipos de sistemas de fixação externa foram desenvolvidos ao longo dos anos, tendo em consideração a seriedade de cada situação, desde fraturas causadas de forma traumática a correção de deformidades ósseas. O processo de regeneração e consolidação de osso em pacientes com alguma mobilidade é considerado rápido em oposição a pacientes com fraca ou praticamente nenhuma mobilidade. Para estes casos, a estimulação artificial do calo ósseo (osso regenerado) torna-se uma necessidade, não só para garantir o seu crescimento como para reduzir o tempo de recuperação do paciente. A introdução de micromovimentos no foco da fratura é uma forma de estimular a formação de calo ósseo e é este o enquadramento desta dissertação. Este trabalho estuda a possibilidade de adicionar um motor ao fixador, permitindo a transferência de micromovimentos no foco da fratura. São desenvolvidos componentes com o objetivo de suportar o motor ao fixador e são utilizados modelos numéricos para a simulação da relação entre a carga aplicada no tubo de nylon e o deslocamento do mesmo. Para além disso, é desenvolvida uma metodologia com o objetivo de analisar o valor de carga que é transferida para o foco da fratura, ao considerar um elemento de rigidez variável que representasse novo calo ósseo. Os resultados obtidos são apresentados e discutidos e são sugeridos alguns trabalhos de continuidade para completar os objetivos do enquadramento desta dissertação.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica na especialidade de Produção e Projeto, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/37071
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Eng.Mecânica - Teses de Mestrado
UC - Dissertações de Mestrado

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