Comportamento biomecânico do pé traumático pré e pós ortótese palmar

Abstract

Cada vez mais, são utilizados modelos 3D músculo-esqueléticos do corpo humano com recurso ao método de elementos finitos como uma ferramenta poderosa no estudo anatómico e estrutural. O estudo do membro inferior, em particular o pé, é de especial interesse, uma vez que é a primeira estrutura física do corpo humano a interagir com o meio ambiente, tanto na locomoção como na manutenção da posição. O trabalho apresentado nesta tese consistiu no estudo do comportamento do pé descalço e com a utilização de duas palmilhas diferentes, uma standard e uma ortótese plantar anatomicamente adaptada, enquanto o paciente se encontrava na posição fundamental. No processo de modelação, a estrutura óssea foi obtida através de scanner laser 3D e o modelo da planta do pé através de um scanner portátil. Posteriormente, os modelos foram montados e as palmilhas obtidas a partir do modelo da planta do pé, de forma a criar um modelo de elementos finitos para cada situação em estudo. Neste trabalho, os resultados da medição de pressões plantares num tapete sensorial tinham como objetivo validar o modelo de elementos finitos, nas três situações em estudo, com o objetivo de considerar os resultados da simulação para analisar as cargas internas do pé. Foi possível verificar que a utilização de palmilhas anatomicamente adaptadas é benéfica na dissipação e redução de picos de pressões plantares, relativamente ao pé descalço e à utilização de palmilhas standard. Foi ainda observada a redução de picos de tensão na estrutura óssea, com a utilização de palmilhas anatomicamente adaptadas, relativamente às restantes situações. Assim, este estudo confirma que a utilização de palmilhas (sobretudo as anatomicamente adaptadas) reduzem os picos de pressão plantar quando o paciente se encontra de pé, sendo isso benéfico na diminuição de dor ou resolução de vários distúrbios músculo-esqueléticos.

Musculoskeletal 3D models of human body using the finite element method are increasingly being used as powerful tools to study biological structures. The study of the lower limb, and particularly the study of the foot is as interesting as important since it is the first physical structure of the human body to interact with the environment, in locomotion or balance standing. The goal of this thesis is to study the behavior of the bare foot in three situations of the balance standing: no insole, using a standard insole and using a custom-molded plantar orthosis. In the modeling process, the bone structure was obtained by laser scanner 3D and the model of the foot through a portable scanner. After the modeling process, the models were assembled and the insoles obtained from the model of the foot, in order to create a finite element model for each situation under study. The results obtained, concerning the measurement of the plantar pressures in a sensory carpet were intended to validate the finite element model, to all situations under study, in order to consider the simulation results to analyse the internal load of the foot. We found benefits associated with the use of insoles anatomically adapted. They dissipate and reduce peaks of high plantar pressures, comparatively to barefoot and standard insoles situations. It was also observed a reduction of surge in bone structure, associated with the use of insoles anatomically adapted when comparing to other situations. Thus, this study confirms that the use of insoles (especially the anatomically adapted) reduce peak plantar pressure when the patient is standing, it is beneficial in decreasing pain and can also be used to solve musculoskeletal disorders.