biomecânica do impacto

Curso de
Biomecânica do
Movimento
(BM332)
BIOMECÂNICA DO IMPACTO
Biomecânica da Lesão no Tórax e Abdómen
• A biomecânica da lesão no tórax e no abdómen está directamente
relacionada com a quantidade e taxa de deformação que ocorrem nesta
região do corpo durante uma situação de impacto.
Lesões no Tórax e Abdómen
(Ilustração do aparato muscular)
4º Ano
LEBMed
M. Silva, 2004
1º Semestre 2005 / 06
- 160 -
Curso de
BIOMECÂNICA DO IMPACTO
Biomecânica do
Movimento
(BM332)
Mecanismos de Lesão no Tórax e Abdómen
• A lesão no tórax e abdómen está directamente relacionada com a energia
cinética do objecto de impacto assim como com a sua forma, rigidez e
ponto e direcção de impacto.
• A resposta biomecânica do tórax e abdómen tem essencialmente 3
componentes:
• Uma componente de inércia que surge como oposição às
acelerações induzidas pelo impacto nesta região do corpo.
• Uma componente elástica associada à rigidez dos ossos e tecidos
moles e que é fundamental na protecção desta região em impactos a
baixa velocidade.
• Uma componente viscosa associada às características viscosas
dos tecidos moles e que é particularmente importante para o
desenvolvimento de uma força resistente limitadora da deformação
durante impactos a velocidades elevadas.
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Biomecânica do
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Mecanismos de Lesão no Tórax e Abdómen
• Durante situações de impacto, estas três componentes combinam-se de
forma a desenvolver uma força dinâmica resistente que limita a
deformação e previna o aparecimento de lesão.
• A lesão surge quando a deformação provocada nos tecidos moles e
órgãos internos excede o seu limite máximo de recuperação.
• A componente viscosa tem um papel muito importante na protecção dos
órgãos pois permite a dissipação de parte da energia do impacto.
• Quando a compressão no torso excede o limite de tolerância desta
região, vão existir fracturas de costelas. A partir deste momento os
órgãos internos e veias ficam mais vulneráveis, havendo uma maior
probabilidade de sofrerem contusões ou rupturas.
• No entanto, podem surgir lesões nos órgãos internos sem que haja
fractura da caixa torácica. Quando este mecanismo de lesão ocorre tem a
ver com forças de impacto transmitidas a velocidades muito elevadas e
às ondas de choque associadas.
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Mecanismos de Lesão no Tórax e Abdómen
• Também a inércia associada aos órgãos internos pode estar relacionada
com lesões nestes órgãos (hemorragias e rupturas) sem que para isso
haja colapso da estrutura óssea.
• Devido à inércia dos órgãos internos, vai existir movimento relativo entre
estes e a caixa torácica que pode resultar em vários tipos de lesão, se
deste movimento resultarem extensões que vão para além do limite
tolerável, podendo haver:
• Ruptura dos pontos de ligação e ancoragem.
• No caso de uma artéria, extensões excessivas provocam a sua
ruptura ou disrupção.
• No caso do coração, movimentos excessivos podem provocar
extensões excessivas da aorta junto dos seus pontos de ligação ao
corpo, levando a lacerações transversais quando a extensão limite
máxima é excedida.
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Mecanismos de Lesão no Tórax e Abdómen
• O abdómen é uma região mais vulnerável à lesão que o tórax uma vez
que existe menos caixa torácica para proteger os seus órgãos internos.
• Impactos directos no abdómen podem lesionar órgãos vitais como o
fígado e rins.
• Compressão no fígado aumenta a sua pressão interna gerando
extensões e distorções nos tecidos que quando ultrapassam os limites de
tolerância resultam na laceração dos vasos hepáticos mais importantes.
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Níveis de Tolerância à Lesão no Tórax e Abdómen
• Considerando o tipo de mecanismos de lesão no tórax e abdómen, os
critérios de lesão mais utilizados estão também relacionados com a
aceleração, deflexão e viscosidade:
TTI – Torax Trauma Index:
• O TTI é um critério de aceleração utilizado na avaliação do potencial de
lesão no tórax em impactos laterais.
• Utiliza métodos de regressão linear para correlacionar a informação
contida numa extensa base de dados com a informação medida por um
vector de 12 acelerómetros, para a determinação da cinemática da caixa
torácica.
• O TTI é um critério estatístico, o que é considerado como sendo uma
desvantagem pois não há uma correlação directa com o fenómeno físico.
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Níveis de Tolerância à Lesão no Tórax e Abdómen
TTI – Torax Trauma Index:
• Inclui no seu cálculo o peso e idade da pessoa:
TTI = 1.4 × AGE + 0.5 × ( RIBy + T 12 y ) ×
M
M std
• RIBy [g] – Valor máximo absoluto (após filtragem) da
aceleração lateral medida na 4ª e 8ª costela.
• T12y [g] – Valor máximo absoluto (após filtragem) da
aceleração lateral medida na 12ª vértebra torácica.
• M e Mstd [kg] – Massa do indivíduo e massa do ATD de 50%ile
(75kg).
• A tolerância limite para o TTI é de 100 g.
• Tol. TTI (esq) > Tol. TTI (dir) devido
à quantificação das lesões no fígado.
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Níveis de Tolerância à Lesão no Tórax e Abdómen
C – Chest Compression Criterion:
• Testes realizados em cadáveres e animais revelaram que a compressão
máxima do peito é um critério mais rigoroso para aferir o potencial de
lesão no tórax e abdómen.
• A compressão
no peito é
calculada
como:
P(t )
C=
D
• Onde P é a
deformação [mm]
e D a espessura
do tórax [mm].
Correlação entre a AIS e o TTI
para impactos frontais.
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Níveis de Tolerância à Lesão no Tórax e Abdómen
VC – Viscous Criterion:
• O critério de compressão (C) não reflecte correctamente a probabilidade
de lesão para velocidades de impacto mais elevadas.
• Simulações feitas com animais e cadáveres demonstraram que para um
valor constante de compressão máxima, o valor da AIS é maior para
maiores velocidades de compressão.
• Esta constatação é observada para impactos frontais, laterais e
abdominais.
• Os ensaios revelaram que:
• Para velocidades até 3.0 m/s apenas a compressão necessita de ser
tomada em consideração.
• Para velocidades acima de 3.0 m/s e abaixo de 30.0 m/s a
compressão assim como a velocidade de compressão necessitam
de ser consideradas.
• Para velocidades acima de 30.0 m/s apenas a velocidade de
compressão interessa.
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Níveis de Tolerância à Lesão no Tórax e Abdómen
VC – Viscous Criterion:
• O VC é calculado da seguinte forma:
VC = V (t ) × C (t ) =
dD(t ) D(t )
×
dt
D
Parâmetros preponderantes na análise
do risco de lesão no tórax-abdómen.
• Onde:
• V(t) é a velocidade de compressão [m/s].
• C(t) é a função de compressão instantânea.
• D é a espessura do tórax.
• Testes mostram que o valor de VCmax é muito bem relacionado com o
risco de lesão.
• VCmax = 1 m/s significa uma probabilidade de 25% de haver
uma AIS4+, i.e., lesões muito graves.
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