Quasi-static and cyclic compressive loading studies of the intervertebral disc with combined flexion and torsion / Estudo da compressão monotônica e cíclica associada à flexão e torção do disco intervertebral

ABSTRACT

Bovine caudal motion segments were used to investigate the loss of load-bearing ability of the intervertebral disc (IVD) under both quasi-static and cyclic compressive loading combined with torsion and flexion. While the response of the disc to both compressive hyper-flexion and hyper-torsion has been previously investigated much less is known about their individual and combined influence on compressive failure. Eighty motion segments dissected from 41 bovine tails were subjected to quasi-static and cyclic compression with added components of flexion and torsion. The four different combinations of flexion and torsion were 0º torsion/0º flexion, 10º torsion/15º flexion, 10º torsion/0º flexion and 0º torsion/15º flexion. Quasi-static compression failed to show any significant difference among the different combinations of torsion and flexion for failure stress, failure strain and compressive tangent modulus. Cyclic compression indicated a significant influence of torsion in reducing the disc's load-bearing ability. Cyclic loading provides a more sensitive tool for the assessment of potentially damaging mechanical parameters for the IVD.

RESUMO

Segmentos de cauda bovina foram utilizados para investigar a perda de capacidade de suporte de carga do disco intervertebral (IVD) sob compressão monotônica e cíclica combinada com torção e flexão. Embora a resposta do disco a hiper-flexão e hiper-torção compressiva já fora previamente investigada, pouco se conhece sobre suas influências individuais e combinada para a falha compressiva. Oitenta segmentos dissecados a partir de 41 caudas bovina foram submetidos a compressão monotônica e cíclica com componentes adicionais de flexão e de torção. As quatro combinações diferentes de flexão e torção foram 0º torção/0º flexão, 10º torção/15º flexão, 10º torção/0º flexão e 0º torção/15º flexão. A compressão monotônica não evidenciou qualquer diferença significativa entre as diferentes combinações de torção e flexão para tensão de ruptura, deformação em ruptura e módulo tangente. A compressão cíclica indicou influência significativa da torção na redução da capacidade de carga do disco intervertebral. A carga cíclica proporciona uma ferramenta sensível para a avaliação de parâmetros mecânicos potencialmente deletérios ao IVD.