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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.17.2020.tde-11022020-140159
Documento
Autor
Nome completo
Leonardo Rigobello Battaglion
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2019
Orientador
Banca examinadora
Shimano, Antonio Carlos (Presidente)
Herrero, Carlos Fernando Pereira da Silva
Rocha, Murilo Antônio
Tinós, Renato
Título em português
Estabilização e fixação de fraturas distais do rádio. Uso do método dos elementos finitos
Palavras-chave em português
Ensaio de cisalhamento
Fixação e redução da faceta do semilunar
Fraturas do rádio distal
Método dos elementos finitos
Placa volar modificada com gancho
Resumo em português
A placa juntamente com os parafusos como elementos de fixação e redução do rádio distal já é de grande uso, porém a presença de um fragmento irregular de tamanho especifico faz com que sua fixação e redução sejam comprometidas por placa volar convencional. A fixação do fragmento da faceta do semilunar volar é difícil devido à forma do osso. O Método dos Elementos Finitos é um método numérico muito eficaz, utilizado para solucionar problemas complexos, este tipo de análise admite a representação precisa da geometria complexa e inclusão das diferentes propriedades dos materiais, permitindo a aplicação de carregamentos em pontos específicos da estrutura. O objetivo deste trabalho foi analisar as tensões e deformações geradas nos modelos com sistema de fixação do fragmento específico do canto volar ulnar do rádio, com placa volar modificada com gancho, com diferentes comprimentos e angulações, utilizando o Método dos Elementos Finitos para simulação do ensaio de cisalhamento. Para validação dos modelos virtuais foram utilizados os resultados dos ensaios de cisalhamento realizados com três modelos (Modelo 1 físico M1F), (Modelo 2 físico M2F) e (Modelo 3 físico M3F), simulando a fratura de cisalhamento palmar da extremidade distal do rádio humano com a variação de angulação da placa volar modificada com gancho (PVGM). Foram propostos e confeccionados seis modelos digitais através do programa Rhinoceros 6 para a realização das simulações: Modelo 1 (M1D): PVMG com gancho de 3mm e ângulo de 90° em relação à placa fixada por três parafusos, um no fragmento e dois no osso; Modelo 2 (M2D): PVMG com gancho de 3mm e ângulo de 120° em relação à placa fixada por três parafusos, um no fragmento e dois no osso; Modelo 3 (M3D): PVMG com gancho de 3mm e ângulo 60° em relação à placa fixada por três parafusos, um no fragmento e dois no osso; Modelo 4 (M4D): PVMG com gancho de 6mm e ângulo de 90° em relação à placa fixada por três parafusos, um no fragmento e dois no osso; Modelo 5 (M5D): PVMG com gancho de 6mm 120° em relação à placa fixada por três parafusos, um no fragmento e dois no osso; Modelo 6 (M6D): PVMG com gancho de 6mm e ângulo de60° em relação à placa fixada por três parafusos, um no fragmento e dois no osso. Estes modelos tridimensionais foram exportados para o programa Simlab(TM), onde foram realizadas as simulações. A validação foi obtida pela comparação da rigidez relativa obtida no ensaio mecânico e o resultado pelo Método dos Elementos Finitos que foram 18,99% para M1D e M1F; 19,66% para M2D e M2F; 14,98% para M3D e M3F. Podemos observar que, com as aplicações de cargas, o modelo M4D foi o melhor dentre todos, o M2D foi o que apresentou maiores deslocamentos. Observamos em todos os modelos que o ponto de maior Tensão Equivalente de Von Mises foi na região onde não há parafuso, gerando assim estresse e possível falha do material. Os ganchos de angulação de 90° devido à estabilidade do ângulo e ao comprimento de 6 mm garantiram maior estabilidade, menor tensão e menores deslocamentos do sistema.
Título em inglês
Stabilization and fixation of distal radius fractures. Use of the Finite Element Method
Palavras-chave em inglês
Distal radius fractures
Finite element method
Fixation and reduction of the lunate facet
Shear test
Volar plate modified with hook
Resumo em inglês
The plate along with the screws and mounting components and reduction of the distal radius is already in great use, but the presence of an irregular fragment of specific size makes its fixation and reduction to be compromised by conventional volar plate. The fixation of the fragment of the semilunar volar facet is difficult due to the shape of the bone. The Finite Element Method is a very efficient numerical method used to solve complex problems, this type of analysis admits the accurate representation of the complex geometry and inclusion of the different properties of materials, allowing the application of loads at specific points of the structure. The objective of this work was to analyze the tensions and deformations generated in models with specific fragment fixation of the ulnar volar corner of radius, with volar plate modified with hook, with different lengths and angles, using the Finite Element Method for simulation of shear test. For the validation of the virtual models were used the results of shear tests conducted with three models (Physical Model 1 M1F), (Physical Model 2 M2F) and (Physical Model 3 M3F), simulating the palmar shear fracture of the distal end of the human radius with the variation of angulation of the volar plate modified with hook (PVGM). They were proposed and made six digital models using Rhinoceros 6 program for the implementation of simulations: Model 1 (M1D): PVMG with hook of 3mm and angle of 90 ° in relation to the plate attached by three screws, one on the fragment and two on the bone; Model 2 (M2D): PVMG with hook of 3mm and angle of 120 ° in relation to the plate attached by three screws, one on the fragment and two on the bone; Model 3 (M3D): PVMG with hook of 3mm and angle of 60 ° in relation to the plate attached by three screws, one on the fragment and two on the bone: Model 4 (M4D): PVMG with hook of 6mm and angle of 90 ° in relation to the plate attached by three screws, one on the fragment and two on the bone; Model 5 (M5D): PVMG with hook of 6mm and angle of 120 ° in relation to the plate attached by three screws, one on the fragment and two on the bone; Model 6 (M6D): PVMG with hook of 6mm and angle of 60 ° In relation to the plate attached by three screws, one on the fragment and two o n the bone. These three-dimensional models were exported to the Simlab(TM) program, where carried out the simulations. The validation was obtained by comparing the relative stiffness obtained in the mechanical tests and the results by the Finite Element Method which were 18.99% for M1D and M1F; 19.66% for M2D and M2F; 14.98% for M3D and M3F.We can observe that with the load applications the M4D model was the best among all, the M2D showed the largest displacements. We observed in all models that the point of highest Tension Equivalent of Von Mises was in the region where there is no screw, thus generating stress and possible failure of the material. The hooks of angulation of 90 ° due to the stability of the angle and length of 6 mm ensured greater stability, lower tension and lower system displacements.
 
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Data de Publicação
2020-04-28
 
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