PROPRIEDADES MECÂNICAS DO LIGAMENTO CRUZADO ANTERIOR EM MODELO PORCINO

RAFAEL BREHM DA COSTA

PROPRIEDADES MECÂNICAS DO LIGAMENTO CRUZADO ANTERIOR EM MODELO PORCINO

Trabalho apresentado à Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito para a conclusão do curso de graduação em Medicina.

Florianópolis

Universidade Federal de Santa Catarina

2007

RAFAEL BREHM DA COSTA

PROPRIEDADES MECÂNICAS DO LIGAMENTO CRUZADO ANTERIOR EM MODELO PORCINO

Trabalho apresentado à Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito para a conclusão do curso de graduação em Medicina.

Presidente do Colegiado: Prof. Dr. Mauricio José Lopes Pereima

Professor Orientador: Prof. Dr. Ari Digiácomo Ocampo Moré

Professor Co-orientador: Dr. Eng. Carlos Rodrigo de Melo Roesler

Florianópolis

Universidade Federal de Santa Catarina

2007

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AGRADECIMENTOS

À todas pessoas do LEBm, que me ajudaram muito na realização desse trabalho, com destaque ao Hélio pela elaboração dos ensaios biomecânicos até altas horas da noite.

Ao meu co-orientador o Dr. engenheiro Rodrigo, por sempre estar disposto a ajudar e por ter me incentivado no momento mais difícil desse trabalho, quando eu realmente não sabia se seria capaz de terminar esse estudo.

Ao meu orientador Dr. Ari Digiácomo Ocampo Moré, pela pronta aceitação de orientar esse trabalho, estando presente nos momentos decisivos, onde sua ajuda foi fundamental para a execução desse trabalho.

Um agradecimento especial à minha família, a qual pouco vi nesses seis anos de faculdade, mas que nunca deixou de me apoiar, como só uma verdadeira família é capaz de fazer.

Aos meus colegas de faculdade, que me acolheram em um momento bastante decisivo da minha vida e que tem uma grande contribuição na minha formação profissional e pessoal.

À minha irmã, Camila Brehm da Costa, com quem moro a quase dois anos em Florianópolis e que me faz uma pessoa mais feliz a cada dia quando volto da faculdade e lhe encontro.

Aos meus pais, Jorge Bertelli da Costa e Ivane de L. Brehm da Costa, por serem as pessoas mais fantásticas que conheço e por me apoiarem em todas decisões que tomei em minha vida. Não imagino minha vida sem vocês.

À minha namorada Aline Souza Kracik, não apenas por me ajudar diretamente nesse trabalho, mas por ser a pessoa mais especial que já conheci, tornando a minha vida e a de todos que lhe conhecem um insubstituível privilégio. Cada segundo que passo ao seu lado é um momento de extrema felicidade e realização em minha vida.

Aos meus grandes amigos, Fábio, Rodrigo, Guilherme e Beto, que são as pessoas mais importantes que a vida botou em meu caminho e que nada será capaz de separar-nos.

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RESUMO

Introdução e Objetivo: A ruptura do ligamento cruzado anterior (LCA) é uma lesão comum da articulação do joelho no esporte que afeta seriamente não apenas o homem, mas, também, outros animais. O LCA é um conjunto de fibras que, às vezes, se separam em uma banda anteromedial e uma posterolateral dependendo da ligação das fibras à tíbia. A análise mecânica das propriedades do joelho tem trazido importantes contribuições para o desenvolvimento de novas terapias de reabilitação, procedimentos cirúrgicos e equipamentos biomecânicos. O objetivo do presente trabalho foi determinar as propriedades mecânicas do sistema fêmur-LCA-tíbia em modelos porcinos.

Materiais e Métodos: Oito joelhos de porcos foram usados no estudo. Eles tiveram suas partes moles dissecadas antes dos testes, deixando-se apenas o LCA e os meniscos. As características mecânicas do sistema fêmur-LCA-tíbia foram obtidos por um teste de tensão para falha a uma taxa de 20 mm/min. Os locais de falha foram observados e relatados.

Resultados: As seguintes propriedades mecânicas dos sistemas fêmur-LCA-tibia porcinos foram obtidas experimentalmente: rigidez, força de escoamento, deslocamento na força de escoamento, força máxima, deslocamento na força máxima e o local de falha.

Conclusões: Nos sistemas fêmur-LCA-tíbia porcinos ensaiados a rigidez média é de 205,61 ± 17,89 N/mm. A força de escoamento média é de 883,11 ± 88,19 N e o deslocamento médio nessa força é de 4,27 ± 0,47 mm. O valor da média da força máxima é de 1.480,72 ± 135,17 N e o deslocamento médio nessa força é de 13,79 ± 5,08 mm. O local de falha dos sistemas é o arrancamento ósseo na inserção femural do LCA na maioria das amostras.

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ABSTRACT

Background and Purpose: Anterior cruciate ligament (ACL) rupture is a common sports injury of knee joint that affects seriously not only human beings, but also several animals. The ACL is a single continuum of fibres which has sometimes been separated into anteromedial and posterolateral bundles depending on the attachments of fibres to the tibia. The mechanical analysis of knee ligaments has brought important contributions to the development of novel rehabilitation therapies, surgical procedures and biomechanical equipments. The aim of present study was to determinate the mechanical properties of femur-ACL-tibia systems in porcine models.

Material and Methods: Eight porcine knees were used at this study. They were freed of soft tissues remain only the ACL and the meniscus before the tests. The mechanical characteristics of femur-ACL-tibia systems were obtained by a preconditioned failure tensile test at a rate of 20 mm/min. The failure mode was observed e analysed.

Results: The following mechanical properties of porcine femur-ACL-tibia systems were experimentally obtained: stiffness, yield load, displacement at yield load, ultimate load to failure, displacement at ultimate load to failure and failure mode.

Conclusions: At porcine femur-ACL-tibia systems tested the average stiffness is 205.61 ± 17.89 N/mm. The average yield load is 883.11 ± 88.18 N and the average displacement at this load is 4.27 ± 0.47 mm. The average ultimate load to failure is 1,480.72 ± 135.17 N and the average displacement at this load is 13.79 ± 5.08 mm. The complexes failure mode is the disruption of femural ACL insertion at the most of study models.

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