Influência da desidratação no comportamento mecânico do disco intervertebral lombar

Abstract

A desidratação do núcleo pulposo que, juntamente com o anulus fibroso, compõe o disco intervertebral, participa do processo de degeneração da coluna vertebral. Torna-se importante entender como este processo de desidratação e a consequente alteração das propriedades mecânicas influenciam na biomecânica dessa articulação. O principal objetivo deste estudo é analisar a influência da desidratação no coeficiente de amortecimento viscoso e como esta variação pode alterar o comportamento mecânico do disco intervertebral lombar. Este estudo é composto de duas etapas: na primeira, o coeficiente de amortecimento viscoso foi obtido experimentalmente de unidades funcionais de colunas lombares suínas antes e após o processo de desidratação das mesmas; na segunda, foi simulado em modelo computacional a resposta harmônica, utilizando-se dados da literatura e do coeficiente de amortecimento viscoso, analisando as diferenças entre uma simulação com o disco intervertebral hidratado e desidratado. O coeficiente de amortecimento viscoso hidratado (4,7) e desidratado (2,7) apresentou diferença estatisticamente significante (p<0,001). Na simulação computacional podese evidenciar uma menor influência da variação do coeficiente de amortecimento viscoso quando analisado de forma isolada do que quando analisado em conjunto com variações nos dados referentes à rigidez, principalmente nas frequências de ressonância e nas amplitudes de pressão intradiscal e deformação do disco intervertebral. Concluiu-se que discos intervertebrais desidratados respondem de forma diferente à vibração, o que pode contribuir para os processos lesivos da coluna vertebral

The dehydration of the nucleus pulposus which, with the anulus fibrosus, composes the intervertebral disc, participates in the process of degeneration of the spine. It is important to understand how this process and the consequent alteration of dehydration of the mechanical properties influence the biomechanics of this joint. The aim of this study is to analyze the influence of dehydration in the viscous damping coefficient and how this variation can change the mechanical behavior of lumbar intervertebral disc. This study consists of two stages: first, the viscous damping coefficient was obtained experimentally in functional units of porcine lumbar spine before and after the dehydration process of them; second, an harmonic response was simulated in a computer model, using literature data and the viscous damping coefficient, analyzing the differences between a simulation with the hydrated and dehydrated intervertebral disc. The hydrated (4.7) and dehydrated (2.7) viscous damping coefficient showed a statistically significant difference (p <0.001). In the computer simulation, a lower influence of variation of the viscous damping coefficient can be detected when analyzed separately than when analyzed together with variation on stiffness data, especially in the resonance frequencies and in the amplitudes of the intradiscal pressure and deformation of the intervertebral disc. We conclude that dehydrated intervertebral discs respond differently to vibration, what can contribute to the damaging processes of the spine