Projeto mecânico de um simulador da cinética e cinemática da coluna vertebral

Abstract

Os constantes avanços tecnológicos em biomateriais e tratamentos de problemas relacionados a biomecânica óssea, juntamente com um crescimento mundial do número de pessoas atingindo a terceira idade contribuem para o atual crescimento no mercado mundial de implantes e dispositivos médicos destinados à coluna vertebral. O processo de projeto e desenvolvimento destes produtos beneficia-se com a disponibilidade de equipamentos capazes de simular o campo de forças e movimentos de articulações humanas, de forma a permitir a realização de testes experimentais em condições similares ao ambiente biomecânico. Em fase pré-clínica, por exigência de legislação normativas, os implantes e próteses devem satisfazer uma série de requisitos, incluindo ensaios mecânicos baseados em normas técnicas de forma a garantir a segurança do usuário e a eficácia destes produtos durante o tratamento. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento do projeto mecânico de um simulador da cinemática e dinâmica de um segmento da coluna vertebral, de 6 graus de liberdade e 4 eixos de acionamento, que permita a realização de testes experimentais em diferentes partes da coluna, com ou sem implantes, sob diferentes condições biomecânicas.

The steady technological advances in biomaterials and treatments of bone biomechanics related problems, together with a worldwide increase in the number of people reaching old age, contribute to the current growth in the market of spinal implants and medical devices worldwide.The design and development process of these products benefits with the availability of equipments capable of simulate the forces and movements of human joints, in order to allow the performance of experimental test in conditions similar to the biomechanical environment. In the pre- clinical phase, by normative legislation requirement, implants and prostheses must meet a series of requirements, including mechanical testing based on technical standards in order to ensure user safety and effectiveness of these products during treatment. The objective of this work is the development of the mechanical design of a simulator of kinematics and dynamics of the spine with 6 degrees of freedom and 4 axes of actuation, that allows the performance of experimental tests in different segments of the spine, with or without implants, under different biomechanical conditions.