Modelo tridimensional do pé-humano e tornozelo usando elementos finitos para pés diabéticos

Abstract

Pacientes diabéticos com a complicação do pé diabético tem sua ocorrência relacionada ao deslocamento anormal do pé e tornozelo durante a marcha. Explorar os pontos em que ocorre maior deslocamento das estruturas ósseas e dos tecidos moles do pé (com o indivíduo estático) fornece dados mais realistas e precisos do que na fabricação de um molde podal do paciente. Este estudo visa a construção de um modelo biomecânico computacional do pé e tornozelo, utilizando o Método de Elementos Finitos (FEM, Finite Element Method), para fornecer informações do estado interno de deformação do complexo pé-tornozelo. Um modelo tridimensional (3D) de elementos finitos do pé humano e tornozelo é desenvolvido a partir da reconstrução 3D de imagens de Tomografia Computadorizada (TC) de um paciente saudável masculino, sendo que os ossos estão unidos em uma única estrutura (para facilitar a análise) embutidos na superfície exterior do pé. A análise pelo FEM descreve de forma mais realista a estrutura podal (devido à divisão do corpo em estruturas menores, denominados Elementos Finitos), predizendo informações importantes para a construção de um molde customizado. Na simulação, o pé normal 3D reconstruído quando submetido a uma força de 392 N (considera o peso do indivíduo e a gravidade), tem uma deformação máxima de 3, 34x10−9 cm para o lado esquerdo (considerando que somente o pé esquerdo foi utilizado), mostrando a direção e magnitude do deslocamento dada a força imputada. Com o modelo parametrável analisado, será possível obter modelos de suporte e material específicos para cada paciente, sem a necessidade de fabricação e teste das órteses em uma série de pacientes.