O pulmão é um sistema mecânico para trocas gasosas que está sujeito a tensões
durante todo o ciclo de vida. A aplicação cíclica dessas tensões às estruturas pulmonares,
além de prover energia para o funcionamento mecânico do órgão, pode também estar
relacionada a alterações estruturais. Investiga-se quantitativamente a capacidade do tecido
pulmonar suportar tensões mecânicas. São enfocados dois aspectos: tensões elevadas que
produzam ruptura e tensões inferiores aplicadas ciclicamente que produzam danos por fadiga.
Nos ensaios de ruptura são analisados tecidos sadios e com lesão pulmonar aguda induzida
por Paraquat. Foram utilizados ratos Wistar fêmeas, sacrificados por deslocamento cervical.
Os experimentos foram realizados após 24 h da administração intraperitoneal de salina
(5 ml / kg), grupo (CTRL), ou paraquat (25 mg / kg), grupo (PQ). Como etapa inicial foi
realizada a caracterização mecânica do tecido através de medidas dinâmicas de tensãodeformação, seguida da determinação da elastância (E), resistência (R) e histeresividade ( η).
Em seguida foram conduzidos os ensaios de distensão uniaxial para determinação da tensão
máxima de ruptura (TMR). Finalmente foram realizados ensaios de fadiga em tiras de tecido
pulmonar com aplicação de ciclos de tensão σ senoidal com mínimo de 5% de TMR e
máximo de 90%, 80% e 70% da TMR. Posteriormente fez-se uso da análise de Weibull para
interpretar os dados de ruptura e vida em fadiga. Como resultado da caracterização mecânica
verificou-se que R e E foram significativamente maiores no grupo PQ em relação ao grupo
CTRL (p < 0,005), e η significativamente menor no grupo PQ em rela ção ao grupo CTRL
(p < 0,005). A análise de Weibull para os dados de ruptura possibilitou a determinação da
curva que define a probabilidade de ruptura em função da tensão aplicada. A mesma análise
para os dados de fadiga resultou na caracterização da vida em fadiga do tecido, tendo sido
determinada a função que dá a probabilidade de ruptura após um número de ciclos menor ou
igual a um dado N, quando a tensão máxima aplicada ciclicamente é σ.
Palavras-chave: pulmão, fadiga, análise de Weibull.
Abstract:
The lung is a system for gas exchange which is mechanically stressed over its
whole life-cycle. These loadings provide mechanical energy for the lung to accomplish its
function, but may also produce structural changes in the organ. In this work we assess
quantitatively the capability for lung tissue to resist mechanical load by focusing on two
investigations: high tensile stresses leading to rupture and cyclic lower tensile stresses leading
to fatigue. For the rupture tests we made use of tissue from two groups: healthy animals and
Paraquat-induced acute lung injury. The animal model used female Wistar rats, sacrified by
cervical dislocation. The experiments were carried 24 h after intraperitoneal administration of
normal saline 5 ml/kg (body weight) for the control group (CTRL), and 25 mg/kg for
Paraquat (PQ) group. Before the loading tests, the viscoelastic properties from tissue strips
were assessed by dynamic stress-strains measurements, allowing us to determine elastance
(E), resistance (R) and hysteresivity (η). Following we performed the rupture tests in order to
determine the ultimate strength (US). Lastly we carried out the fatigue tests on lung tissue
strips by imposing a sinusoidal stress σ ranging from a minimum of 5% US to a maximum of
90%, 80% and 70% UF. The data from US and fatigue tests were processed by using Weibull
analysis. From the mechanical experiments we found E and R higher for PQ than CTRL
group (p<0.005), and η lower for PQ than CTRL group (p<0.005). The use of Weibull
analysis for the US data provided a plot with the cumulative probability of tissue rupture as a
function of applied stress. The same analysis for the fatigue data resulted in the fatigue life
prediction of the material. This was determined as a plot with the tissue failure probability
after a number of cycles less than a given N, when the maximum sinusoidal stress is σ.
Keywords: lung, fatigue, Weibull analysis.
Tipo do Trabalho:
Dissertação
Referência:
Oliveira, Daiana Cardoso. Determinação da vida em fadiga de tecido pulmonar . 2010. 88 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico ou Profissional em 2010) - Universidade Estadual do Ceará, , 2010. Disponível em: Acesso em: 4 de maio de 2024
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