Utilize este identificador para referenciar este registo:
https://hdl.handle.net/1822/34482
Título: | Modelação multicorpo simplificada para análise de solicitações dinâmicas da coluna lombar humana |
Outro(s) título(s): | Simplified multibody model for dynamic loading analysis of the lumbar human spine |
Autor(es): | Sousa, Vanessa Cunha de |
Orientador(es): | Claro, José Carlos Pimenta |
Palavras-chave: | Simulação biomecânica Sistemas multicorpo Coluna lombar humana Biomechanics simulation Multibody systems Human lumbar spine |
Data: | 2014 |
Resumo(s): | No presente trabalho foi desenvolvido um modelo multicorpo tridimensional simplificado da
estrutura esquelética humana, com o objetivo de analisar as forças e binários a que a zona lombar
da coluna vertebral está sujeita em situações dinâmicas.
O modelo é constituído por 17 corpos rígidos, representando os principais segmentos
anatómicos do corpo humano, interligados por elementos que simulam as articulações (ativas
e/ou passivas). Este modelo inclui as principais massas e respetiva localização, de acordo com os
dados antropométricos considerados standard para o corpo humano, tendo sido implementado
num software comercial, o Working Model.
Para validação do modelo, foram utilizados resultados experimentais publicados pela equipa
OrthoLoad, Julius Wolff Institute, Universitätsmedizin Berlin, medidos in vivo com o dispositivo
vertebral body replacement. Para tal, foram selecionados dois movimentos simples - flexão frontal
e flexão lateral - e a partir dos vídeos disponibilizados, foram referenciados pontos relevantes
através dos quais se determinaram os ângulos em função do tempo para as principais articulações
em causa. Posteriormente, foram formuladas as equações de movimento, tendo sido inseridas
nas respetivas juntas do modelo. Uma vez conseguida a mobilidade do modelo procedeu-se ao
registo das forças e binários gerados na ligação entre as zonas torácica e lombar, durante os
movimentos reproduzidos.
De uma forma geral, os resultados obtidos mostram que o modelo denota potencialidades na
reprodução dos movimentos e na quantificação das forças e binários na coluna vertebral. In this work, a simplified three-dimensional multibody model of the human esqueletic structure was developed with the aim of analyze the forces and moments acting on the lumbar spine, in dynamic situations. The model is composed by 17 rigid bodies, which represent the main anatomic segments of the human body, interlinked by elements that simulate the articulations (actives and/or passives). This model was implemented with the commercial software Working Model and comprises the main masses and the corresponding location, according to the antropometric data considered as standard for human body. The experimental results published by the OrthoLoad team, Julius Wolff Institute, Universitätsmedizin Berlin, measured in vivo with the device “vertebral body replacement”, were used to validate the whole system. From the available videos, two cases of simple motion – frontal and lateral flexion – were selected and relevant points were referenced, and so the angles from the main articulations were determined as function of time. Consequently, the motion equations were formulated and inserted on the respective joints of the model. Finally, the forces and torques generated on the connection between the thoracic and lumbar zone (corresponding to the motion segment T12-L1) were registered during the applied motion. As general conclusion, the obtained results showed that the model is capable of reproducing the motion as well as of quantifying the forces and torques acting on vertebral column. |
Tipo: | Dissertação de mestrado |
Descrição: | Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Biomateriais, Reabilitação e Biomecânica) |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/34482 |
Acesso: | Acesso aberto |
Aparece nas coleções: | BUM - Dissertações de Mestrado DEM - Dissertações de Mestrado / MSc Thesis |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
MSc Thesis Vanessa Cunha de Sousa.55503_2014.pdf | 3,6 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |