BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO

Transcrição

1 BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO António Torres Marques (DEMec/FEUP) 30 de Setembro de 2010

2 BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO APLICAÇÕES: Sistema cardiovascular; Sistema respiratório; Biomecânica dos tecidos e biomateriais.

3 BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO A componente ortopédica pode ser acompanhada pelo estudo da biomecânica das articulações através de considerações anatómicas, cinemáticas e dinâmicas.

4 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

5 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.

6 BIOMECÂNICA: DIAGNÓSTICO, PRÓTESES E REGENERAÇÃO Desenvolver um Implante Inteligente PropriedadesBiomiméticas; Biocompatibilidade; Estimulação das células responsáveis pela remodelação óssea; Sensores dinâmicos Sensores quasiestáticos

7 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

8 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

9 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. BIOLOGIA BIOMECÂNICA MECÂNICA

10 BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO: CONCEITOS BÁSICOS 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

11 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

12 BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO Potenciar a mobilidade de pessoas com prescrições médicas rigorosas Desenvolvimento de produtos, componentes, sistemas e equipamentos

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14 BIOMECÂNICA DO CORPO HUMANO: CONCEITOS BÁSICOS 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

15 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