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dc.creator.IDSOUZA, E. C.pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4130264058594944pt_BR
dc.contributor.advisor1FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.-
dc.contributor.advisor1IDFARIAS NETO, S. R.pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5029314237107938pt_BR
dc.contributor.referee1LIMA, Antônio Gilson Barbosa de.-
dc.contributor.referee2LEITE, Boniek Evangelista.-
dc.contributor.referee3DINIZ, Diego David Silva.-
dc.contributor.referee4SOUZA, Josedite Saraiva de.-
dc.description.resumoCom o aumento da expectativa de vida da população, surgem cada vez mais complicações de saúde relacionados ao envelhecimento, a exemplo da osteoporose. Dentre as complicações decorrentes da osteoporose, destacam-se as fraturas na coluna vertebral. Em alguns casos, recorre-se a utilização de parafusos pediculares para estabilização da coluna. Entretanto, quando os parafusos são inseridos no osso enfraquecido devido a osteoporose pode não ocorrer uma boa fixação do parafuso. Para reduzir esse problema, utiliza-se um procedimento denominado de vertebroplastia que consiste na injeção de cimento ósseo no corpo vertebral como forma de garantir uma melhor estabilização dos parafusos. Uma das principais complicações deste procedimento está relacionada com o vazamento de cimento para fora do corpo vertebral, causando diversos problemas que afetam a saúde. Após um levantamento bibliográfico percebeu-se uma escassez de estudos relacionados a distribuição do PMMA através de parafusos pediculares em vértebras com o emprego da Fluidodinâmica Computacional (CFD). Além disso, os riscos do vazamento de cimento poderiam ser reduzidos e o processo de vertebroplastia otimizado, utilizando-se do CFD para analisar a distribuição do cimento ósseo na vértebra. Assim, a proposta deste trabalho é avaliar, por meio de CFD, o comportamento fluidodinâmico da injeção de cimento ósseo à base de PMMA em vértebras através de parafusos pediculares. Nas simulações realizadas, foram considerados regime de escoamento laminar e incompressível, propriedades físico-químicas dos fluidos constantes e condição isotrópica para a distribuição de porosidade e para a permeabilidade da vértebra (meio poroso). Para o estudo do escoamento de cimento no interior da vértebra foi utilizado o software comercial Ansys FLUENT 2021 R2. As equações de conservação de massa e momento linear em regime transitório foram resolvidas através da abordagem euleriana-euleriana juntamente com o modelo Volume of Fluid (VOF). Foram geradas diferentes malhas numéricas e utilizou se o Índice de Convergência de Malha (ICM) para avaliar a qualidade e a independência dos resultados em relação a malha computacional utilizada. Os fatores influentes na distribuição do cimento ósseo foram avaliados e comparados com resultados reportados na literatura apresentando boa concordância entre si. Os resultados numéricos indicam que a utilização de parafusos pediculares fenestrados pode melhorar a estabilidade da fixação do parafuso e reduzir o risco de vazamento do cimento ósseo.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Ciências e Tecnologia - CCTpt_BR
dc.publisher.programPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOSpt_BR
dc.publisher.initialsUFCGpt_BR
dc.subject.cnpqEngenharia de Processos.pt_BR
dc.titleAnálise da distribuição de cimento ósseo à base de PMMA em vértebras através de parafusos pediculares: modelagem e simulação.pt_BR
dc.date.issued2024-02-26-
dc.description.abstractAs the population's life expectancy increases, there are more and more health complications related to ageing, such as osteoporosis. Among the complications of osteoporosis are spinal fractures. In some cases, pedicle screws are used to stabilise the spine. However, when screws are inserted into bone that has been weakened by osteoporosis, the screw may not hold properly. In order to reduce this problem, a procedure called vertebroplasty is used. It consists of injecting bone cement into the vertebral body as a way of ensuring a better stabilisation of the screws. One of the main complications of this procedure is related to the cement leaking out of the vertebral body, causing various health problems. A literature survey revealed a lack of studies on the distribution of PMMA through pedicle screws in vertebrae using Computational Fluid Dynamics (CFD). In addition, the risks of cement leakage could be reduced and the vertebroplasty process optimised by using CFD to analyse the distribution of bone cement in the vertebra. Therefore, the purpose of this study is to evaluate, using CFD, the fluid-dynamic behaviour of PMMA-based bone cement injected into vertebrae via pedicle screws. The simulations performed considered laminar and incompressible flow regimes, constant physical chemical properties of the fluids and isotropic conditions for the porosity distribution and the permeability of the vertebra (porous medium). The commercial software Ansys FLUENT 2021 R2 was used to study the flow of cement inside the vertebra. The equations for the conservation of mass and linear momentum in the transient regime were solved using the Eulerian-Eulerian approach together with the Volume of Fluid (VOF) model. Different numerical meshes were generated and the Mesh Convergence Index (ICM) was used to assess the quality and independence of the results in relation to the computational mesh used. The factors influencing the distribution of bone cement were evaluated and compared with results reported in the literature, showing good agreement with each other. The numerical results indicate that the use of fenestrated pedicle screws can improve the stability of screw fixation and reduce the risk of bone cement leakage.pt_BR
dc.identifier.urihttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/41324-
dc.date.accessioned2025-03-26T11:50:50Z-
dc.date.available2025-03-26-
dc.date.available2025-03-26T11:50:50Z-
dc.typeTesept_BR
dc.subjectDesenvolvimento de processospt_BR
dc.subjectEscoamento multifásicopt_BR
dc.subjectICMpt_BR
dc.subjectFluidodinâmica computacionalpt_BR
dc.subjectVertebroplastiapt_BR
dc.subjectProcess developmentpt_BR
dc.subjectMultiphase flowpt_BR
dc.subjectComputational fluid dynamicspt_BR
dc.subjectVertebroplastypt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.creatorSOUZA, Edna Cordeiro de.-
dc.publisherUniversidade Federal de Campina Grandept_BR
dc.languageporpt_BR
dc.title.alternativeAnalysis of the distribution of PMMA-based bone cement in vertebrae through pedicle screws: modeling and simulation.pt_BR
dc.identifier.citationSOUZA, Edna Cordeiro de. Análise da distribuição de cimento ósseo à base de PMMA em vértebras através de parafusos pediculares: modelagem e simulação. 2025. 124 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.pt_BR
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EDNA CORDEIRO DE SOUZA - TESE (PPGEP) 2024.pdf3.66 MBAdobe PDFView/Open


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