Desenvolvimento de um implante instrumentado com tecnologia capacitiva para monitorizar a cicatrização de fraturas ósseas

• Autor(a) principal: Pires, Diogo Gomes
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/42064
• topic: Implante instrumentado; Monitorização da cicatrização; Cicatrização da fratura óssea; Sensores para dispositivos médico; Dispositivo médico inteligente; Medição fisiológica

As fraturas ósseas são um problema comum de saúde em todo o mundo. Tem-se observado um aumento no número de casos incidentes, casos prevalecentes e de pacientes incapacitados, principalmente devido ao crescimento populacional e ao envelhecimento. O aumento do número de fraturas ósseas em idades ativas mostra o importante papel que a prevenção e a melhoria deste tratamento desempenham na redução das consequências decorrentes da incapacidade, incluindo a produtividade e a qualidade de vida. Atualmente, as técnicas de monitorização baseiam-se na análise imagiológica, o que implica maior subjetividade, exposição dos pacientes a elevadas taxas de radiação acumulada, custos elevados de manutenção, falta de dados sobre o estado biomecânico da fratura e ausência de monitorização contínua. Portanto, é muito relevante o desenvolvimento de novos métodos fiáveis e eficazes, capazes de qualitativamente avaliar o processo de cicatrização óssea. Isso permitirá a adoção de protocolos preventivos, possível redução do tempo de tratamento e prevenção de intervenções cirúrgicas adicionais. Portanto, suportará a redução de custos hospitalares e a melhoraria da qualidade de vida do paciente. Uma forma de superar as limitações das técnicas atuais é desenvolver implantes bioeletrónicos multifuncionais. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma nova placa de osteossíntese que inclui um conjunto de sensores capacitivos, capaz de monitorizar o processo de cicatrização de fraturas ósseas e de enviar dados através de tecnologias Bluetooth. O desenvolvimento desta monitorização depende de alterações da capacidade elétrica nos diferentes tecidos ósseos ao longo da cicatrização de uma fratura. Para atingir esse objetivo foram desenvolvidos modelos computacionais para simular as variações da capacidade elétrica durante o processo de cicatrização. Além disso, foram criados modelos para simulações estruturais para garantir características mecânicas semelhantes às de uma placa atualmente usada na prática clínica. Adicionalmente, foram realizados testes experimentais in vitro para avaliar o desempenho da placa de osteossíntese, incorporando sistemas de monitorização capacitiva. Obtiveram-se curvas de capacidade ao longo da região fraturada que apresentam uma padrão semelhante a uma curva de distribuição normal, a qual aumenta para a região central da fratura, exibindo magnitudes dependentes da caracterização dimensional do hematoma/calo ósseo. Também é evidente a diminuição dos valores de capacidade à medida que o processo de cicatrização avança. As variações vão sendo cada vez menores até que o osso recupere características semelhantes às do osso original.