Análise de elementos finitos de um dispositivo de dinamização controlada para fixação circular externa

Abstract

Resumo Objetivo Construir um protótipo virtual de um dispositivo de fixação circular externa para fraturas em ossos longos com dinamização controlada a partir de dois materiais diferentes e prever seu comportamento mecânico por meio da análise de elementos finitos AEF). Método Modelos tridimensionais compostos de duas peças metálicas unidas por uma junta deslizante em rabo de andorinha e um amortecedor de silicone de alta densidade foram criados em um software. Análises de elementos finitos distintas foram simuladas considerando dois materiais (aço inoxidável ou titânio), modos (bloqueado ou dinamizado) e condições de carregamento (estático/pontual ou dinâmico/0,5 segundo) diferentes com carga axial uniforme de 150 kg na porção superior do dispositivo. Resultados O modelo de elementos finitos (EFs) apresentou 81.872 nós e 45.922 elementos. Com aço inoxidável, o pico de tensão máxima (140,98 MPa) foi alcançado com o dispositivo bloqueado e sob carga estática, enquanto o maior deslocamento (2.415 × 10−3 mm) foi obtido com o dispositivo bloqueado e sob carga dinâmica. Com titânio, o pico de tensão máxima (141,45 MPa) ocorreu com o dispositivo bloqueado e sob carga estática, enquanto o maior deslocamento (3.975 × 10−3 mm) foi observado com o dispositivo bloqueado e sob carga dinâmica. Conclusão O protótipo do dispositivo desempenhou o papel de suporte de tensão com deformação aceitável nos dois modos, bloqueado ou dinamizado, e pode ser fabricado com aço inoxidável ou titânio.

Avaliação entre placas bloqueadas e placas lâmina para osteotomia varizante do fêmur proximal pelo método dos elementos finitos

“…Finite element method analysis provides access to information difficult to obtain under laboratory conditions, such as predicted stress distribution and material strength, which are fundamental to assessing fatigue strength. 18 In the present comparative biomechanical study, we investigated the flexural stiffness of the locked and blade plates for proximal femoral varus osteotomy. Our data suggest the locked plate presents higher stiffness compared with the blade plate.…”

“…A análise de elementos finitos fornece acesso a informações que são muito difíceis de obter em condições de laboratório, como a distribuição de tensão prevista e resistência do material que são de grande importância na avaliação da resistência à fadiga. 18 No presente estudo biomecânico comparativo, investigamos a rigidez flexional entre placa bloqueada e a placa lâmina para osteotomia varizante de fêmur proximal. Podese inferir à luz dos dados obtidos que a rigidez da placa bloqueada é maior do que a da placa lâmina.…”

Estabilidade de osteotomias proximais em modelos do fêmur pediátrico fixadas por hastes intramedulares flexíveis e avaliadas pelo método dos elementos finitos

“… 11 18 19 20 21 22 The FEM, because it is non-invasive, provides important biomechanical information, as well as assists in the development of orthopedic devices and has been more widely used in models of anatomical structures of adults, including for simulations of fixation of unstable subtrochanteric fractures. 20 23 24 Wang et al 20 evaluated the biomechanical performance of three implants to treat unstable subtrochanteric fractures in adults using the FEM and observed that the proximal femoral stem was more stable than the blocked stem and the LISS system ( Less Invasive Reverse System ).…”

“… 11 18 19 20 21 22 O MEF, por não ser invasivo, fornece importantes informações biomecânicas, bem como auxilia no desenvolvimento de dispositivos ortopédicos e tem sido mais utilizado em modelos de estruturas anatômicas de adultos, inclusive para simulações de fixação de fraturas subtrocantéricas instáveis. 20 23 24 Wang et al 20 avaliaram o desempenho biomecânico de três implantes para tratar fraturas subtrocantéricas instáveis em adultos usando o MEF, e observaram que a haste femoral proximal era mais estável que a haste bloqueada e o sistema LISS ( Less Invasive Reverse System ).…”

Hastes intramedulares flexíveis para fixação de fraturas subtrocantéricas de fêmur simuladas em modelos pediátricos: avaliação da estabilidade mecânica e método dos elementos finitos

“…A técnica de simulação pelo MEF tem sido amplamente utilizada com sucesso em modelos de estruturas anatômicas de adultos, mas pode ser aplicada em crianças. Esta técnica, por não ser invasiva, fornece valiosa alternativa para a investigação biomecânica (ALTAI et al, 2018), bem como auxilia no desenvolvimento de dispositivos ortopédicos (FARIA et al, 2021).…”