Simulação trimensional da remodelação óssea em torno de próteses de quadril

Abstract

Nos modelos de simulação de adaptação óssea encontrados na literatura, pouco se observa sobre os efeitos de acoplamento entre o fenômeno de adaptação da interface e a remodelação interna do osso. No presente trabalho, uma formulação da adaptação óssea em torno de próteses que conjuga a evolução da interface osso-implante com as alterações das propriedades mecânicas do osso é extendida e modificada para ser aplicada a exemplos de sistemas osso/implante 3D. O comportamento interfacial evolutivo é modelado com o emprego de elementos de interface do tipo gasket que apresentam comportamento desacoplado nas direções normal e tangencial. Na direção normal, a lei constitutiva empregada é não linear e depende da densidade óssea e de um parâmetro mecânico local. Este parâmetro controla a formação de tecido ósseo (osteogênese) ou tecido fibroso (fibrogênese) para cada ponto da interface, além de permitir que ambos tecidos estejam presentes em quantidades relativas em um mesmo local interfacial. Para a adaptação mecânica que ocorre fora da região de interface, o modelo utiliza a hipótese de ótima estrutura óssea, com a distribuição de densidade óssea sendo obtida a partir da minimização da energia de deformação total da estrutura. O modelo de material para o tecido ósseo é obtido através do método da homogeneização, com o osso trabecular idealizado como uma microestrutura de repetição periódica.