Análise do tempo de vida em fadiga de hastes de sistemas de fixação de coluna vertebral: teórico e experimental

Abstract

Os sistemas de fixação da coluna são dispositivos ortopédicos utilizados para promover a estabilização e/ou alinhamento de determinados segmentos da coluna vertebral. Desta forma, estes componentes são submetidos ao carregamento mecânico proveniente dos esforços biomecânicos da região em que atuam. Embora estes dispositivos ortopédicos, assim como todos os demais implantes, sejam avaliados quanto à sua segurança e eficácia através de diversos ensaios e análises estabelecidos por normas técnicas, observa-se a ocorrência de falhas por deformação mecânica ou fratura por fadiga após sua inserção. O objetivo deste trabalho é avaliar o tempo de vida em fadiga (número de ciclos) das hastes de sustentação de sistemas de fixação da coluna através da comparação de resultados que serão obtidos por métodos experimentais e por métodos analíticos, baseados nas teorias de falha por fadiga em metais. Portanto, poderá ser verificado a variação da resistência mecânica à fadiga deste componente de acordo com a variação de diâmetro da haste. As condições de carregamento representarão os esforços biomecânicos das regiões de implantação (lombar e cervical) e, também, as cargas utilizadas em testes mecânicos estabelecidas pelas Normas Técnicas ASTM F2193 e ASTM F1717. Os resultados obtidos pelas teorias de falha serão comparados a resultados provenientes de ensaios mecânicos e com registros de falhas publicados em artigos.

Spinal correction systems are orthopedic devices used to promote the stabilization and / or alignment of certain segments of the spine. In this way, these components are processed by the mechanic from the biomechanical efforts of the region in which they operate. Although these orthopedic devices, as well as all other implants, are taken for their safety and effectiveness through various tests and analyzes by technical standards, it is observed the occurrence of failures due to mechanical deformation or fatigue fracture after their insertion. The objective of the work is to evaluate the lifespan of this fatigue (number of cycles) of the accelerations of support of spine correction systems through the comparison of results that will be obtained by experimental methods and by analytical methods, based on fatigue failure theories. in metals. In this way, the variation in the mechanical resistance to fatigue of this component can be verified according to the variation in the diameter of the stem. The loading conditions represent the biomechanical efforts of the implantation regions (lumbar and cervical) and, also, the loads used in common mechanical tests by Technical Standards ASTM F2193 and ASTM F17171. The results obtained by the failure theories will be compared to results from mechanical tests and with failure records published in articles.