A coluna vertebral humana é uma estrutura complexa que integra o chamado esqueleto axial juntamente com a caixa torácica e a calota craniana (AROREIRA, 2010). É uma estrutura de comportamento mecânico complexo e constitui o principal conjunto musculoesquelético humano de suporte de cargas. Possui três funções biomecânicas fundamentais: (1) garantir, de forma estável, a transferência de carga ao longo de seu conjunto anatômico; (2) permitir mobilidade e flexibilidade fisiológica suficientes; (3) proteger a delicada medula espinhal de forças e movimentos prejudiciais (KURUTZ, 2010).
Estudos biomecânicos experimentais com coluna vertebral de criança e adolescente são raros, muitas vezes, impossibilitados por barreiras éticas ou por escassez de peças anatômicas para análise. Nas últimas décadas, a aplicação de recursos da engenharia em estudos biomédicos tem se tornado um campo fértil em pesquisas e estudos in sílico se mostram como realidade, alcançando um número expressivo de publicações. Entretanto, ainda são raros quando o tema envolve coluna vertebral de indivíduos jovens. O modelo anatômico virtual, concebido a partir de TC ou RNM para estudos computacionais biomédicos com o MEF, é personalizado e não atende a todos os estudos. Novas técnicas de modelagem 3D da anatomia humana poderão contribuir para estudos não personalizados e poupar jovens de serem submetidos a altas doses de radiação ionizante. Neste sentido um primeiro estudo foi desenvolvido para análise da escoliose em jovens e crianças, que agora pretende-se aperfeiçoar.
O projeto pretende avançar no desenvolvimento de modelos hiperelásticos confiáveis para reprodução do comportamento mecânico da coluna vertebral humana, tanto hígida quanto escoliótica, incorporando às análises resultados biomecânicos e fisiológicos. Pretende-se incorporar em modelos já desenvolvidos a ação dos músculos e o comportamento não-linear dos discos intervertebrais.
Referências Bibliográficas
1. AROEIRA. R. M. Cota Estudo Biomecânico de coluna torácica de adolescente, em cifose e hipocifose, sob carregamento ligamentar assimétrico: uma possível predição de escoliose idiopática. Tese de doutorado, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Estruturas, UFMG, 2017.
2. KURUTZ, M. Finite element modeling of the human lumbar spine. In: MORATEL, D. (Ed.). Finite element analysis. Rijeka: Intech, 2010. Cap. 9, p. 209-23
EQUIPE: Larissa Carvalho Trojan, Libardo Andrés González Torres, Estevam Barbosa de Las Casas, Ricardo Luiz Utsch de Freitas Pinto, Ana Cláudia Moreira Melo Toyofuku.
