Modelação 3D de uma mandíbula humana. Análise de elementos finitos em actividade mastigatória

A mandíbula humana é uma estrutura anatómica de grande complexidade biomecânica. Vários autores 1-3 desenvolveram malhas de elementos finitos, com diferentes graus de complexidade, para efectuar análise de tensões instaladas neste osso mediante determinadas condições. Pretendeu-se com este estudo optimizar a malha desenvolvida por Reis Campos2, através da inserção dos músculos envolvidos na mastigação

Laboratório de Biologia.

Laboratório de Biologia.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Análise por elementos finitos do comportamento mecânico de uma mandíbula humana parcialmente edêntula em função da densidade óssea trabecular

Purpose: To present a methodological procedure to obtain the geometric and discrete models of a human mandible for numerical simulation of the biomechanical behavior of a partially edentulous mandible as a function of cancellous bone density. Methods: A 3D finite element method was used to assess the model of a partially edentulous mandible, Kennedy Class I, with dental implants placed at the region of teeth 33 and 43. The geometric solid model was built from CT-scan images and prototyping. In the discrete model a parametric analysis was performed to analyze the influence of cancellous bone density (25 %, 50 %, 75 %) on the development of mandibular stress and strain during simulation of masticatory forces in the anterior region. Results: Maximum von Mises stress and equivalent strain values in cancellous bone were found close to the loading area (masticatory forces). The peak stress and strain values occurred in the mandibular anterior region, and for the same masticatory force the equivalent stresses increased with bone density. Conclusion: The results suggest that the stresses and strains developed in the mandibular model were affected by cancellous bone density during the simulation of masticatory activity. Objetivo: Apresentar uma metodologia para modelamento geométrico de uma mandíbula humana e obtenção de um modelo discreto para simular numericamente o comportamento biomecânico de uma mandíbula parcialmente edêntula em função de diferentes densidades do osso trabecular. Metodologia: Utilizou-se o método de elementos finitos 3D para realizar um estudo numérico sobre um modelo de mandíbula humana, desdentada parcial tipo Classe I de Kennedy, com implantes nas regiões dos dentes 33 e 43. O modelo sólido geométrico foi determinado por tomografia computorizada e prototipagem. No modelo discretizado foi realizada uma análise paramétrica para verificar a influência da densidade óssea do osso trabecular (25 %, 50 %, 75 %) no desenvolvimento de tensões e deformações da mandíbula durante a aplicação de forças mastigatórias na região anterior. Resultados: As tensões máximas de von Mises e deformações equivalentes no osso trabecular foram desenvolvidas próximo às regiões de aplicação das forças de mordida. Os picos de valores de tensões/deformações localizaram-se na região anterior da mandíbula, sendo que, para o mesmo valor de esforço de mordida, as tensões equivalentes aumentaram com a densidade óssea. Conclusão: Os resultados sugerem que as tensões e deformações desenvolvidas no modelo mandibular testado foram afetadas pelo grau de densidade do osso trabecular durante simulação de atividade mastigatória

Mechanical behaviour of dental composite filling materials using digital holography

One of the most common clinical problems in dentistry is tooth decay. Among the dental filling materials used to repair tooth structure that has been destroyed by decay are dental amalgam and composite materials based on acrylics. Dental amalgam has been used by dentists for the past 150 years as a dental restorative material due to its low cost, ease of application, strength, durability, and bacteriostatic effects. However its safety as a filling material has been questioned due to the presence of mercury. Amalgam possesses greater longevity when compared to other direct restorative materials, such as, composite [1]. However, this difference has decreased with continual development of composite resins [2]

Oil recovery from naturally fractured reservoirs by steam injection methods. Final report

Oil recovery by steam injection is a proven, successful technology for nonfractured reservoirs, but has received only limited study for fractured reservoirs. Preliminary studies suggest recovery efficiencies in fractured reservoirs may be increased by as much as 50% with the application of steam relative to that of low temperature processes. The key mechanisms enhancing oil production at high temperature are the differential thermal expansion between oil and the pore volume, and the generation of gases within matrix blocks. Other mechanisms may also contribute to increased production. These mechanisms are relatively independent of oil gravity, making steam injection into naturally fractured reservoirs equally attractive to light and heavy oil deposits. The objectives of this research program are to quantify the amount of oil expelled by these recovery mechanisms and to develop a numerical model for predicting oil recovery in naturally fractured reservoirs during steam injection. The experimental study consists of constructing and operating several apparatuses to isolate each of these mechanisms. The first measures thermal expansion and capillary imbibition rates at relatively low temperature, but for various lithologies and matrix block shapes. The second apparatus measures the same parameters, but at high temperatures and for only one shape. A third experimental apparatus measures the maximum gas saturations that could build up within a matrix block. A fourth apparatus measures thermal conductivity and diffusivity of porous media. The numerical study consists of developing transfer functions for oil expulsion from matrix blocks to fractures at high temperatures and incorporating them, along with the energy equation, into a dual porosity thermal reservoir simulator. This simulator can be utilized to make predictions for steam injection processes in naturally-fractured reservoirs. Analytical models for capillary imbibition have also been developed

Discondroplasia da tíbia como modelo em estudos de mecanobiologia experimental

A discondroplasia da tíbia, consiste numa anomalia espontânea, ou induzida, nas placas de crescimento epifisárias dos ossos longos, das estirpes de rápido crescimento das espécies avícolas, caracterizada pelo aparecimento de uma massa cartilagínea avascular opaca, não calcificada, que se estende até à metáfise, numa zona em que, normalmente, existe osso trabecular. Do ponto de vista citológico, a discondroplasia reflecte alterações na homeostase celular no decurso normal da ossificação endocondral, ou seja, a cartilagem não calcifica e não é substituída por osso endocondral. Deste modo, os processos de proliferação dos condrócitos (que é normal) e de degradação da cartilagem (que não se verifica), não estão em equilíbrio, resultando numa acumulação de matriz extracelular. Com a presente linha de investigação pretende-se, com base em resultados obtidos por um dos autores [Capela e Silva, 2004], designadamente no que diz respeito à expressão das caderinas, e com base noutros trabalhos relativos à expressão de proteínas de stress [Ribeiro e tal., 2004], avaliar da possibilidade de utilização da discondroplasia em estudos de mecanobiologia experimental

Influência do osso trabecular no comportamento biomecânico de uma mandíbula humana em actividade mastigatória

A mandíbula humana é um dos elementos anatómicos de difícil análise biomecânica, pois combina, com uma elevada sofisticação, uma complexa geometria que inclui osso cortical e trabecular, tecido dentário, ligamentos, nervos e vasos sanguíneos. Neste artigo é efectuado um estudo numérico sobre um modelo de um desdentado com implantes, detenninado por tomografia computorizada. É efectuada uma análise paramétrica para verificar a influência das propriedades do osso trabecular no comportamento biomecânica da mandíbula durante actividade mastigatória. O resultado da deformação permite concluir que a actividade de ósseo integração é mais adequada para maiores valores de densidade do tecido ósseo. Os resultados demonstram ainda que para o mesmo valor de esforço de mordida, as tensões equivalentes crescem com a densidade do tecido

Oil recovery from naturally fractured reservoirs by steam injection methods. Final report

Oil recovery by steam injection is a proven, successful technology for nonfractured reservoirs, but has received only limited study for fractured reservoirs. Preliminary studies suggest recovery efficiencies in fractured reservoirs may be increased by as much as 50% with the application of steam relative to that of low temperature processes. The key mechanisms enhancing oil production at high temperature are the differential thermal expansion between oil and the pore volume, and the generation of gases within matrix blocks. Other mechanisms may also contribute to increased production. These mechanisms are relatively independent of oil gravity, making steam injection into naturally fractured reservoirs equally attractive to light and heavy oil deposits. The objectives of this research program are to quantify the amount of oil expelled by these recovery mechanisms and to develop a numerical model for predicting oil recovery in naturally fractured reservoirs during steam injection. The experimental study consists of constructing and operating several apparatuses to isolate each of these mechanisms. The first measures thermal expansion and capillary imbibition rates at relatively low temperature, but for various lithologies and matrix block shapes. The second apparatus measures the same parameters, but at high temperatures and for only one shape. A third experimental apparatus measures the maximum gas saturations that could build up within a matrix block. A fourth apparatus measures thermal conductivity and diffusivity of porous media. The numerical study consists of developing transfer functions for oil expulsion from matrix blocks to fractures at high temperatures and incorporating them, along with the energy equation, into a dual porosity thermal reservoir simulator. This simulator can be utilized to make predictions for steam injection processes in naturally-fractured reservoirs. Analytical models for capillary imbibition have also been developed

Aplicação de técnicas de mecânica experimental na investigação em medicina dentária

A interdisciplinaridade é fundamental na evolução da investigação científica em Medicina Dentária. Nesse sentido, o grupo da Prótese Dentária e Oclusão da Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto tem desenvolvido uma colaboração estreita com duas instituições ligadas à área da Engenharia: • Laboratório de Ótica e Mecânica Experimental (LOME - Director Prof. Doutor Mário Vaz), do Instituto Nacional de Engenharia e Gestão Industrial (INEGI) sediado na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). • Departamento de Mecânica Aplicada da ESTIG - IPB. (Prof. Doutor Paulo Piloto

Factores Biomecânicos no Desenvolvimento de Patologias nos Membros Pélvicos em Avicultura Industrial

O crescente aparecimento de patologias nos membros pélvicos nos efectivos de frangos de carne e de perus, especialmente nas estirpes de crescimento rápido e de peso adulto elevado, que se traduzem em perdas económicas significativas, faz do estudo da biologia do osso, em particular das questões relacionadas com aspectos biomecânicos, uma área de primordial importância na indústria avícola. Pretende-se com a presente revisão evidenciar a associação que existe, em avicultura industrial, muito particularmente no sector da produção de carne, entre factores biomecânicos e o desenvolvimento de algumas patologias nos membros pélvicos