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Title: Estudo do comportamento mecânico de córneas via simulações numéricas
Other Titles: Corneas mechanic behaviour study by means of numerical simulations
???metadata.dc.creator???: Almeida, Paulo Roberto de
???metadata.dc.creator.Lattes???: http://lattes.cnpq.br/0127343657303312
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Magalhães, Ricardo Rodrigues
???metadata.dc.contributor.referee1???: Pereira, Daniel Augusto
???metadata.dc.contributor.referee2???: Oliveira, Juliano Elvis de
???metadata.dc.contributor.referee3???: Vitor, Giovani Bernardes
Keywords: Córnea
Biomecânica
Método dos elementos finitos
Cornea
Biomechanics
Finite element method
???metadata.dc.date.submitted???: 22-Mar-2016
Issue Date: 29-Apr-2016
???metadata.dc.description.sponsorship???: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Citation: ALMEIDA, P. R. de. Estudo do comportamento mecânico de córneas via simulações numéricas. 2016. 80 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.
???metadata.dc.description.resumo???: A córnea e a esclera formam a superfície externa de um globo ocular, proporcionando proteção aos componentes internos sensíveis e mantendo o formato de refração do olho. A estrutura da córnea é composta do epitélio, endotélio e estroma, sendo que este é o principal responsável pelas características mecânicas da córnea. Problemas de rigidez da córnea podem afetar pessoas em função da idade do paciente e o tratamento requer a disponibilidade de instrumentos especializados. Isso pode limitar o tratamento de pacientes que não têm acesso a centros especializados e disponibilidade de recursos financeiros. O desenvolvimento de modelos numéricos personalizados para cada paciente poderia eliminar a necessidade destes tratamentos, uma vez que apenas simulações numéricas poderiam realizar certos procedimentos, reduzindo significativamente os custos. Além disso, o desenvolvimento de uma alternativa eficaz, com custo reduzido e sem a necessidade de instrumentos especializados para o tratamento de pacientes com problemas de rigidez na córnea é de extrema importância. Este trabalho propõe uma análise do comportamento mecânico de córneas humanas via simulações numéricas, tendo em vista o desenvolvimento de um modelo de elementos finitos para medir o deslocamento no ponto central da córnea a partir de uma pressão interna, a fim de obter as características mecânicas, como, por exemplo, sua rigidez. Dados experimentais do comportamento mecânico da córnea humana foram obtidos em colaboração com a Universidade de Liverpool, mais precisamente em seu Laboratório de Biomecânica Ocular. As simulações foram realizadas utilizando o software Abaqus variando a quantidade de elementos, nós e idade dos pacientes, com o objetivo de comparar com os dados experimentais (target). Através dos resultados simulados obtidos, percebe-se que o aumento da rigidez da córnea é proporcional ao aumento da idade do paciente e aumentando a quantidade de nós no modelo de elementos finitos da córnea, o erro diminui em relação ao valor experimental.
Abstract: Cornea and sclera are parts of the ocular globe external surface, providing protection to the sensitive internal components and keeping the shape of eye refractive. The corneal structure is composed by epithelium, endotheliumn and stroma, being this last one the main responsible for the mechanical properties of the cornea. Corneal stiffness problems can affect people due age of the patient and the treatment requires the availability of specialized instruments. This may limit the treatment of patients who do not have access to specialized centers and availability of financial resources. The development of numerical models customized for each patient could eliminate the need of these treatments, since only numerical simulations could accomplish certain procedures, significantly reducing costs. Furthermore, the development of an effective alternative, with a reduced cost and without the need for specialized tools for treating patients with in cornea rigidity problems is exterma importance. This work proposes an analysis of the mechanical behavior of human corneas via numerical simulations, in terms of development of a finite element model to measure the displacement at the cornea central point from an internal pressure, in order to obtain mechanical characteristics, as example the cornea rigidity. Experimental data from mechanical behavior of human cornea were obtained in collaboration with the University of Liverpool, more precisely in Ocular Biomechanics Laboratory. Simulations were performed using Abaqus® software varying the amount of elements, nodes and patients age, aiming to confront with the experimental data. Results show that increasing the cornea stiffness is proportional to the increasing of the patient age and increasing the number of nodes in the finite element model of the cornea, the error decreases towards the experimental value.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/11111
Publisher: Universidade Federal de Lavras
???metadata.dc.language???: por
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