Desenvolvimento de um modelo em elementos finitos da coluna torácica

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo computacional para a simulação da biomecânica da coluna torácica humana. O modelo inclui a estrutura das vertebras, discos intervertebrais e ligamentos. A geometria das vértebras foi obtida de imagens de Tomografia Computadorizada e então modificada por um processo iterativo considerando valores médios antropométricos obtidos da literatura. As medidas antropométricas dos discos intervertebrais foram ajustadas através de relações de proporcionalidade às medidas vertebrais. Os parâmetros para modelos de materiais de ligamentos, discos intervertebrais, e articulações facetárias da coluna torácica foram calibrados para ajustar aos resultados de testes in vitro. O método proposto conduziu ao desenvolvimento de um modelo numérico em elementos finitos capaz de gerar resultados compatíveis com outros resultados de testes in vitro da literatura.

Abstract: This work presents the development of a computational model of the human thoracic spine which includes the vertebrae, intervertebral discs and ligaments. The vertebrae geometry was obtained from Computerized Tomography images and iteratively modified to approximate to the mean anthropometric values provided in the literature. The intervertebral discs anthropometric values were calculated by considering proportional height between them and the vertebrae. The material parameters of the ligaments, intervertebral discs and facet joints were calibrated in order to fit the numerical results to the in vitro experimental data. The proposed method led to a Finite Element model able to generate results in accordance to other works in the literature.