BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO

António Torres Marques (DEMec/FEUP)

30 de Setembro de 2010

BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO

APLICAÇÕES:

• Sistema cardiovascular;

• Sistema respiratório;

• Biomecânica dos tecidos e biomateriais.

BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO

• A componente ortopédica pode ser acompanhada pelo estudo da biomecânica das articulações através de considerações anatómicas, cinemáticas e dinâmicas.

BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO

BIOMECÂNICA

FORNECE excelentes ferramentas de auxílio à intervenção médico/cirúrgica

• AVALIA a gravidade de certas situações

• SIMULA o comportamento

• OPTIMIZA o projecto e fabrico de próteses

• MELHORA a qualidade de vida do paciente

BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO

• O uso dessas ferramentas permite não só o desenvolvimento de

próteses de anca em materiais compósitos, mas também a sua

conversão em próteses inteligentes começando pela

possibilidade de monitorização e intervenção, em tempo real, o

comportamento das próteses.

• Este conceito pode ser alargado ao uso de actuadores biomiméticos

em implantes de anca, joelho, ombro e ortodônticos.

• Atribuindo funções secundárias às próteses ósseas, tais como

medidas clínicas preventivas, mediante resultados da monitorização,

actualização automática das base de dados de implantes ósseo,

capacidade de auto - reparação, minimização do insucesso dos

implantes, libertação controlada de fármacos.

Desenvolver um Implante Inteligente

PropriedadesBiomimé-

ticas;

Biocompatibilidade;

Estimulação das

células responsáveis

pela remodelação

óssea;

Sensores dinâmicos

Sensores quasi-

estáticos

BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO

BIOMECÂNICA:MECÂNICA COMPUTACIONAL

• SOLUÇÕES PARA PROBLEMAS BIOMECÂNICOS:

• Englobando a resolução de problemas multi-físicos envolvendo fluidos, sólidos, suas interacções, efeitos químicos e electromagnéticos

• Envolvendo fenómenos multi-escala, de escala molecular a macroscópica

• Incluindo tratamento de incertezas nos dados e resultados

• Focando-se na optimização de projecto para o ciclo de vida dos

sistemas

BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO

1. Biomecânica e Teoria da Elasticidade

2. Biomecânica Aplicada: biomecânica da locomoção

3. Biomecânica das articulações

4. Biomecânica dos tecidos e de estruturas do sistema

músculo-esquelético

5. Biomecânica dos sistemas respiratório e vascular

6. Biomecânica experimental e numérica

7. Biomecânica do Desporto

BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO: CONCEITOS BÁSICOS

Mecânica e a biologia: mecanobiologia (nova área do conhecimento)

A biomecânica é considerada um ramo da engenharia biomédica,

multidisciplinar, onde o contributo de várias especialidades é fundamental

para o seu desenvolvimento.

A biomecânica utiliza os conceitos da física para descrever os movimentos

e as forças que actuam sobre o sistema músculo-esquelético.

A inter-relação entre força e movimento deverá ser correctamente

entendida para um racional tratamento das desordens músculo

esqueléticas.

MECÂNICABIOLOGIA BIOMECÂNICA

• Biomecânica é a Mecânica Aplicada à Biologia, procurando compreender e interpretar a Mecânica dos Sistemas Vivos

• Para um organismo, a Biomecânica ajuda a compreender a sua função normal, prever mudanças devido a alterações, e propõe métodos de intervenção artificial

Diagnósticos, cirurgia e próteses estão intimamente relacionados com a Biomecânica

BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO: CONCEITOS BÁSICOS

BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO

A Biomecânica do Corpo Humano pode ajudar nos desafios que a Mobilidade e Acessibilidade colocam, visando a Segurança e a Saúde Ocupacionais.

Eis alguns exemplos:

• Simulação de comportamentos

• Estudo da locomoção

• Prevenção de acidentes

BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO

• Potenciar a mobilidade de pessoas com prescrições médicas rigorosas

• Desenvolvimento de produtos, componentes, sistemas e equipamentos

• Tópicos que se incluem no domínio da Mecânica Aplicada:

1. Distribuição de tensões e deformações em materiais

2. Equações constitutivas que descrevem as propriedades mecânicas dos materiais

3. Resistência dos materiais, cedência, fluência, fluxo plástico, propagação de fendas, fractura, rotura por fadiga, corrosão sob tensão

4. Teoria das deslocações, teoria de metias, cerâmicos, polímeros e compósitos

5. Mecanismos, estruturas

6. Estabilidade de sistemas mecânicos

7. Controlo de sistemas mecânicos

8. Dinâmca, vibrações, propagação de ondas

9. Ondas de choque

BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO: CONCEITOS BÁSICOS

10. Fluxo de fluidos: gás, água, sangue e outros fluidos

11. Transferência de calor, distribuição de temperatura, tensões térmicas

12. Transferência de massa, difusão, transporte através de membranas

13. Movimento de partículas carregadas, plasma, iões em solução

BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO: CONCEITOS BÁSICOS