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 músculo esquelético. Para que os benefícios decorrentes dessas terapias possam ser alcançados é necessário, entretanto, que o tecido alvo atinja limites ótimos de temperatura. Temperaturas fora desse limite podem promover tratamentos ineficazes ou dano tecidual. Compreender o comportamento da temperatura tecidual em resposta às aplicações térmicas é, portanto, essencial para que esses tratamentos sejam seguros e eficazes. Portanto, este estudo teve como objetivo simular a transferência de calor nos tecidos que compõem a articulação do joelho canino durante o aquecimento e o resfriamento terapêuticos. Os resultados obtidos foram comparados com dados experimentais in vivo. A articulação do joelho canino foi representada por um cilindro composto por seis camadas teciduais. A transferência de calor transiente na direção radial foi avaliada com base no modelo de Pennes. Foram avaliados dois tipos de condições de contorno: i) temperatura conhecida na superfície externa (aquecimento e resfriamento) e ii) fluxo de calor conhecido na superfície externa (aquecimento). As simulações baseadas na pressuposição de que temperatura na superfície externa era equivalente à temperatura do dispositivo de aquecimento (A1) e de resfriamento (R1) não apresentaram uma descrição satisfatória das medidas experimentais, com diferenças percentuais médias de 14,8% e 17,1% para o aquecimento e resfriamento, respectivamente. Obteve-se boa concordância com os dados experimentais (diferença percentual < 2%) para as simulações baseadas nos valores conhecidos da temperatura da epiderme (A2) e do fluxo de calor na superfície (A3). Os resultados obtidos demonstraram que o modelo unidimensional proposto no presente estudo é apropriado para a avaliação das temperaturas médias teciduais durante o processo de aquecimento, porém não tão adequado para simular o processo de resfriamento.

Therapeutic application of heat and cold is commonly used in physical therapy, being specially relevant to the treatment of lesions of the muscular and skeletal systems. 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. Thus, this study aimed at the simulation of the transient heat transfer taking place in the canine knee, resulting from the application of therapeutic heating and cooling. The results obtained were compared to in vivo experimental data. The canine knee joint was represented by a cylinder comprised of six layers. Transient heat transfer in the radial direction was evaluated based on the model proposed by Pennes. Simulations were performed employing two types of boundary conditions at the external joint surface: i) known temperature (heating/cooling) and ii) known heat flux (heating). Simulations based on the assumption that the external surface temperature was equivalent to that of the heating (A1) and cooling (R1) device did not present a satisfactory description of the experimental data, with average percent differences of 14.8% and 17.1% for heating and cooling, respectively. There was good agreement with experimental data (average percent differences < 2%) for simulations based on known temperatures of the epidermis (A2) or known heat flux at the surface (A3).The obtained results showed that the one-dimensional model proposed in the present study is appropriate for evaluation of average tissue temperatures during heating, but less adequate for cooling simulations.