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Simulação biomecânica de próteses para cães

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Abstract(s)

Com a evolução da tecnologia na medicina veterinária ao longo do tempo, a indústria das próteses nesta área tem vindo a progredir também. As próteses de substituição de membros permitem estabilizar a marcha e proporcionam uma melhor qualidade de vida. No entanto, os métodos de fabrico convencionais não são baratos. A impressão 3D é de elevado interesse para o campo da indústria protética animal, uma vez que permite o fabrico personalizado, mais rápido e barato que o convencional. Para garantir o sucesso de uma prótese a longo prazo, é essencial assegurar a sua fiabilidade e estabilidade. Uma simulação numérica eficiente é fundamental para prever problemas estruturais neste tipo de dispositivo. A definição correta das propriedades dos materiais usados e da magnitude e direção das forças envolvidas no processo são também fatores essenciais na simulação numérica, podendo mesmo determinar o sucesso ou o fracasso da prótese. Atualmente, o método numérico mais utilizado para simular problemas estruturais biomecânicos é o Método dos Elementos Finitos. O presente trabalho visa desenhar cinco próteses diferentes para substituição de um membro torácico num cão, bem como fazer a sua análise aplicando o Método dos Elementos Finitos. De seguida, pretende-se escolher a prótese que melhor se adequa ao animal e produzi-la numa impressora 3D. Os resultados da análise obtidos para a prótese que foi impressa indicaram que esta é suficientemente forte para resistir às tensões e forças exercidas pelo paciente canino aquando da sua locomoção, sendo este dispositivo do comprimento correto para redistribuir o peso por quatro membros e estabilizar a marcha do canino. Futuramente, deverão ser realizados ensaios de fadiga na prótese impressa para determinar tanto o tempo de uso como os limites de tensão a que pode estar sujeita.
As technology has evolved over time in veterinary medicine, so has the prosthetics industry in this area. Prosthetic limb replacements allow stabilization of gait and provide a better quality of life; however, conventional manufacturing methods are expensive. Although not a widely discussed subject, 3D printing is of high interest to the animal prosthetics industry field, as it allows a faster and cheaper custom fabrication than conventional methods. To ensure the long-term success of a prosthesis, it is essential to ensure its reliability and stability. An efficient numerical simulation is fundamental to predict structural problems on this device type. The correct establishment of the properties of the materials used and the magnitude and direction of the forces involved in the process are also essential factors in numerical simulation, as it may even determine the success or failure of the prosthesis. Currently, the most widely used numerical method to simulate biomechanical structural problems is the Finite Element Method. The present work aims to design five different prostheses for a thoracic limb replacement in a dog, as well as analyse the prostheses by applying the Finite Element Method. Finally, it is intended to choose the prosthesis that best suits the animal and produce it in a 3D printer. The results of the analysis obtained for the printed prosthesis indicates that it is strong enough to withstand the tensions and forces that are exerted by the canine patient during the gait, and that this device is of a proper length that allows the weight redistribution amongst the four limbs and stabilization of the canine's gait. In the future, fatigue testing should be performed on the printed prosthesis to determine both the time of use and the tension limits to which it may be subjected.

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Keywords

Cães Marcha Canina Amputação de Membro Próteses Caninas Próteses de Membros Impressão 3D Método dos Elementos Finitos Dogs Canine Gait Limb Amputation Canine Prosthetics Limb Prostheses 3D Printing Finite Element Method

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