| Summary: | === Therapeutic application of heat and cold is commonly used in physical therapy, being relevant to the treatment of lesions of the muscular and skeletal systems (bones, ligaments, muscle and tendon). However, for the benefits of this therapy to be achieved, it is necessary for the therapeutic target to be heated or cooled within specified temperature limits. Correct assessment of tissue temperature is therefore an important strategy for safe and effective treatments, given that temperatures outside the recommended range can either not be sufficient for promoting the desired therapeutic effects or can cause thermal damage to the tissue. Numerical simulation is a promising alternative for the evaluation of temperatures in tissue layers exposed to different thermotherapy interventions. Thus, this study aimed at the simulation of the transient heat transfer taking place in the canine knee joint, resulting from the application of therapeutic heat and cold. The simulations were performed approaching the geometry of the knee by a cylinder (one-dimensional simulation) and considering the real geometry variations in the radial direction (two-dimensional simulation). Transient heat transfer in the canine knee joint was evaluated, with the effects of blood perfusion and metabolic heat based on the model proposed by Pennes. To solve the problem, software based on the finite element technique was used (FEHT). Two different boundary conditions were evaluated for therapeutic heating: 1 surface temperature equivalent to that of a thermal blanket (57.6°C) (simulation TU and simulation TB) and 2 heat flux of thermal blanket (215,7 Wm-2) (QU simulation and simulation QB). The tissue cooling was simulated considering the surface temperature equivalent to that of an ice pack (4.5°C). The results obtained were compared to experimental data available in literature. Among the one-dimensional simulations performed, simulation TU and cooling simulation showed average differences above 5%. In contrast, the simulation QU provided a good approximation to the experimental data, and the largest average difference found was only 3% (synovial liquid). In two-dimensional simulations, only the simulation TB showed average difference higher than 5%. The simulation QB showed a good approximation to the experimental data and the largest average difference found was 1.9% (cruciate ligaments). Although the cooling simulation have shown less than 5% error, through the isolines of temperature it was possible to visualize the tissues underlying the epidermis had temperatures lower than recommended (T <10 ° C). In summary, the simulations performed with the software FEHT were valid to assess and understand the temperature distribution in biological tissues during the processes of heating and cooling treatment. The simulations can be an important tool for noninvasive evaluation of the effectiveness of thermal treatments. === A aplicação terapêutica de calor e de frio é amplamente utilizada na prática clínica da fisioterapia, sendo especialmente relevante no tratamento de lesões do sistema musculoesquelético (osso, ligamento, músculo e tendão). Para que os benefícios decorrentes dessas terapias possam ser alcançados é necessário, entretanto, que o tecido alvo atinja uma faixa ótima de temperatura. Temperaturas fora da faixa terapêutica recomendada podem promover tratamentos ineficazes e até mesmo dano térmico ao tecido. Compreender o comportamento da temperatura tecidual em resposta às aplicações térmicas é, portanto, essencial para que esses tratamentos sejam seguros e eficazes. Nesse contexto, a simulação numérica tem se mostrado uma alternativa interessante para o conhecimento da distribuição da temperatura em diversos tecidos expostos a diferentes intervenções térmicas. Este estudo teve como objetivo principal simular a transferência de calor nos tecidos superficiais e profundos que compõem a articulação do joelho canino, durante os processos de aquecimento e de resfriamento terapêuticos. As simulações foram realizadas aproximando a geometria do joelho por um cilindro (simulação unidimensional) e considerando as variações de geometria na direção radial (simulação bidimensional). O fenômeno de transmissão de calor foi avaliado com base no modelo de biotransferência de calor proposto por Pennes. Para esta análise foi utilizado um software baseado na técnica de elementos finitos (FEHT versão acadêmica). Dois tipos de condições de contorno foram avaliados para o aquecimento terapêutico: 1- considerou a temperatura média de uma manta térmica (57,6°C) (simulação TU e simulação TB) e 2 - o fluxo médio de calor da mesma (215,7 Wm-2) (simulação QU e simulação QB). O resfriamento tecidual foi simulado a partir da temperatura média de uma compressa de gelo (4,5°C). Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais in vivo disponíveis na literatura. Dentre as simulações unidimensionais realizadas, tanto a simulação TU, quanto a simulação do resfriamento apresentaram diferenças percentuais superiores a 5%. Em contrapartida, a simulação QU obteve uma boa aproximação com os dados experimentais, sendo que a maior diferença percentual média encontrada para essa simulação foi de apenas 3% (camada do líquido sinovial). Nas simulações bidimensionais, apenas a simulação TB apresentou diferença percentual média superior a 5%. A simulação QB apresentou uma boa aproximação com os dados experimentais e a maior diferença percentual encontrada para essa simulação foi de 1,9% (região dos ligamentos cruzados). Apesar da simulação do resfriamento ter apresentado erros inferiores a 5%, por meio das isolinhas de temperatura foi possível visualizar que a região externa da articulação apresentou temperaturas inferiores ao recomendado (T<10°C). Em resumo, as simulações realizadas com o software FEHT foram válidas para avaliar e compreender a distribuição da temperatura nos tecidos biológicos durante os processos de aquecimento e resfriamento terapêuticos. As simulações realizadas podem ser uma ferramenta importante para a avaliação não invasiva da eficácia dos tratamentos térmicos.
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