A estabilidade primária, após a instalação do implante, é uma condição essencial para a aplicação de carga imediata, situação clínica cada vez mais desejada por profissionais e pacientes. O presente estudo tem como objetivo avaliar a estabilidade primária de cinco diferentes implantes instalados em bases ósseas padronizadas de osso suíno e blocos de poliuretano (modelos in vitro), por meio de ensaios biomecânicos e análise de imagens (microtomográficas e histomorfométricas). Para certificação e padronização dos cilindros de osso suíno, foram realizadas tomadas radiográficas digitais, determinando cilindros ósseos de alta e baixa densidades. Após a certificação, foram feitas microtomografias computadorizadas dos cilindros ósseos para análise tridimensional de imagens prévia à instalação dos implantes, avaliando os seguintes parâmetros: Densidade Óssea Tridimensional (BV/TV); Separação Trabecular (Tb.Sp); Porcentagem de Poros Abertos (Po.Op); Porcentagem de Poros Fechados (Po.Cl) e Porcentagem de Porosidade Total (Po.Tot). Esses parâmetros foram avaliados em quatro níveis ósseos (N1 interno às roscas do implante a ser instalado; N2 adjacente ao final das roscas até 0,5 mm destas; N3 distante 0,5 mm a 1,5 mm do final das roscas; N4 área óssea de 0 a 0,5mm da apical do implante). Depois disso, foram selecionados 50 implantes de 5 diferentes modelos, divididos em 5 grupos com 10 implantes cada: Grupo 1 (G1): implantes Xive Plus inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 2 (G2): implantes Ankylos inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 3 (G3): implantes Bone Level inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 4 (G4): implantes AlvimCM inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 5 (G5): implantes DriveCM inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5). A instalação de todos implantes seguiu o protocolo recomendado pelos fabricantes, sendo realizada a medida do torque de inserção (IT) e logo após a análise de Coeficiente de Estabilidade do Implante - ISQ (avaliação por Frequência de ressonância - RFA). Após a instalação dos implantes nos cilindros ósseos, estes foram submetidos a nova análise tridimensional com os mesmos parâmetros e níveis ósseos. Para as análises nos blocos de poliuretano, foram seccionados 50 blocos de alta e baixa densidade (D1 e D3, respectivamente), e inseridos 50 implantes individualmente nos blocos, utilizando 10 de cada e divididos em 5 grupos: Grupo 6 (G6): implantes Xive Plus inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 7 (G7): implantes Ankylos inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 8 (G8): implantes Bone Level inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 9 (G9): implantes AlvimCM inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 9 (G9): implantes DriveCM inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5). Após a inserção dos implantes, estes também foram analisados com relação ao torque de inserção, frequência de ressonância e através do ensaio de arrancamento. Os ensaios biomecânicos mostraram que os implantes instalados no G4 (AlvimCM) e G5 (DriveCM) tiveram maior valores de IT e de RFA em ambas as bases ósseas suínas. Nos blocos de poliuretano, tiveram resultados semelhantes entre as bases ósseas para quase todos os implantes nos testes IT e RFA, havendo um maior valor no ensaio de arrancamento para os implantes Bone Level (G8). Os resultados para todas os parâmetros avaliados por MicroCT mostraram que as diferenças dos valores pós e pré-inserção dos implantes revelaram significância estatística principalmente para G4 e G5 em relação aos outros grupos. A análise histomorfométrica mostrou maiores valores de compactação óssea e de Contato Osso-Implante (BIC) para G2, G4 e G5. Para todas as análises de imagem foi observada uma tendência de maior compactação nos N1, N2 e N4; no N3 não houve um aumento significativo da condensação óssea pós-inserção do implante. Concluiu-se que os implantes AlvimCM e DriveCM mostraram melhores resultados nos testes biomecânicos e em relação ao aumento da densidade óssea ao redor do implante, avaliada pelos métodos de imagem, e que estes resultados estiveram correlacionados à estabilidade primária exibida pós-inserção. Os resultados histomorfométricos confirmaram os resultados obtidos pela análise microtomográfica, demonstrando assim a validade do método 3D de análise por imagem. / The primary stability, after implant installation, is an essential condition for the application of immediate loading, clinical situation increasingly desired by professionals and patients. The present study has the objective of evaluating the primary stability of five different implants installed in standard bone bases of swine bone and polyurethane blocks (in vitro models), through biomechanical tests and image analysis (microtomographic and histomorphometric). For the certification and standardization of the swine bone cylinders, digital radiographs were taken, determining bone cylinders of high and low density. After the certification, computerized microtomographies of the bone cylinders were performed for three-dimensional analysis of images prior to implant installation, evaluating the following parameters: Three-dimensional Bone Density (BV / TV); Trabecular Separation (Tb.Sp); Percent of Open Pore (Po.Op); Percent of Closed Pores (Po.Cl) and Percentage of Total Porosity (Po.Tot). These parameters were evaluated in four bone levels (N1 - internal to the threads of the implant to be installed, N2 - adjacent to the end of the threads up to 0.5 mm of these, N3 - distant 0.5 mm to 1.5 mm from the end of the threads ; N4 - bone area 0 to 0.5 mm from the apical of the implant). After that, 50 implants of 5 different models were divided into 5 groups with 10 implants each: Group 1 (G1): Xive Plus implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) ; Group 2 (G2): Ankylos implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) bone cylinders; Group 3 (G3): Bone Level implants inserted into bone cylinders of high (n = 5) and low density (n = 5); Group 4 (G4): AlvimCM implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) bone cylinders; Group 5 (G5): DriveCM implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) bone cylinders. The implantation of all implants followed the protocol recommended by the manufacturers, and the measurement of the insertion torque (IT) and soon after the analysis of Implantation Stability Coefficient (ISQ (evaluation by Frequency of Resonance - RFA)). After the implants were installed in the bone cylinders, they were submitted to a new three-dimensional analysis with the same parameters and bone levels. 50 blocks of high and low density (D1 and D3, respectively), and 50 implants were inserted individually into the blocks, using 10 of each and divided into 5 groups: Group 6 (G6): implants Xive Plus inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 7 (G7): Ankylos implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 8 (G8): Bone Level implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 9 (G9): AlvimCM implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 9 (G9): DriveCM implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5). After insertion of the implants, these were also analyzed with respect to the insertion torque, resonance frequency and through the pullout test. The biomechanical tests showed that the implants installed in G4 (AlvimCM) and G5 (DriveCM) had higher IT and RFA values in both porcine bone bases. In the polyurethane blocks, similar results were found between the bone bases for almost all implants in the IT and RFA tests, with a higher value in the pullout test for Bone Level (G8) implants. The results for all the parameters evaluated by MicroCT showed that the differences in the post-insertion and pre-insertion values of the implants revealed statistical significance mainly for G4 and G5 in relation to the other groups. The histomorphometric analysis showed higher Bone Compaction and Bone Implant (BIC) compaction values for G2, G4 and G5. For all the image analyzes a tendency of greater compaction was observed in N1, N2 and N4; in N3 there was no significant increase in bone post-insertion implant condensation. It was concluded that the AlvimCM and DriveCM implants showed better results in the biomechanical tests and in relation to the increase of the bone density around the implant, evaluated by the imaging methods, and that these results were correlated to the primary stability exhibited post-insertion. The histomorphometric results confirmed the results obtained by the microtomographic analysis, thus demonstrating the validity of the 3D image analysis method.

INTRODUÇÃO: O colo dos aneurismas da aorta abdominal infrarrenal é o principal local de interação entre a parede aórtica e as próteses utilizadas no seu tratamento, pela técnica aberta ou endovascular. A dilatação do colo no acompanhamento pósoperatório, levando a falhas no tratamento, demonstra a importância de um colo confiável para um reparo eficiente em longo prazo. OBJETIVOS: Determinar as propriedades biomecânicas e histológicas do colo do aneurisma da aorta abdominal infrarrenal, comparando os resultados com as propriedades da aorta suprarrenal e da parede anterior do aneurisma. MÉTODOS: Dezesseis aneurismas da aorta abdominal infrarrenal encontrados em necrópsia foram removidos e dissecados em laboratório. A anatomia original dos aneurismas foi restabelecida com o auxílio de um balão complacente inserido na luz dos espécimes, sendo que aneurismas com um colo mais curto que 10 mm foram excluídos. Fragmentos transversais similares da parede anterior do aneurisma, do colo e da aorta suprarrenal foram obtidos com o auxílio de um dispositivo de corte apropriado. Testes de tração uniaxiais destrutivos foram realizados para a obtenção das seguintes propriedades biomecânicas: tensão, estresse, energia de deformação e deformação no momento da falência, além da medida da espessura dos fragmentos. A análise histológica destes fragmentos consistiu na quantificação das fibras colágenas, elásticas e espessura da camada média. RESULTADOS: Em doze aneurismas rotos e quatro não rotos, a análise biomecânica dos fragmentos de tecido arterial não demonstrou diferenças estatisticamente significativas entre os valores médios das propriedades biomecânicas de falência (tensão, estresse, energia de deformação e deformação), assim como para a espessura nos três segmentos estudados. O percentual de colágeno para o colo foi significativamente menor que na parede dos aneurismas (p = 0,010) e não foi significativamente diferente da aorta suprarrenal (p = 0,155). A elastina apresentou percentual significativamente maior no colo (p < 0,001) e na aorta suprarrenal (p < 0,001) quando comparados aos aneurismas. Não houve diferença na quantificação da elastina entre o colo e o segmento suprarrenal (p = 0,457). A espessura da camada média não apresentou diferença estatística relevante entre as três regiões avaliadas (p = 0,660). CONCLUSÕES: Os resultados biomecânicos sugerem que o aneurisma da aorta infrarrenal, ao invés de uma processo localizado, seja resultado de um acometimento aórtico difuso. Tanto a resistência quanto a elasticidade do segmento aneurismático apresentam semelhanças quando comparados aos segmentos aórticos não dilatados. Na análise histológica, nota-se preservação da elastina nos segmentos aórticos não dilatados, enquanto há redução na parede aneurismática; além de maior deposição de colágeno nesta região / INTRODUCTION: The neck of the infrarenal abdominal aortic aneurysm is the principal site of interaction between the aortic wall and the devices used in the repair of these aneurysms, by open or endovascular technique. Postoperative aneurysm neck dilation leading to aneurysm exclusion failures demonstrates the importance of a reliable neck for the long-term efficient repair. OBJECTIVE: To access the biomechanical and histological properties of the infrarenal aortic aneurysm neck, comparing the results with the properties of the suprarenal aorta and the anterior wall of the aneurysm. METHODS: Sixteen infrarenal abdominal aortic aneurysms found in necropsies were removed and dissected in laboratory. The original anatomy of the aneurysms was restored with the aid of a compliant balloon inserted in the specimens lumen and aneurysms with a neck shorter than 10 mm were excluded. Similar transverse fragments from the anterior aneurysm wall, aneurysm neck, and suprarenal aorta were obtained with the aid of a cutting device. Uniaxial destructive tensile tests were performed to obtain the following biomechanical properties: tension, stress, strain energy and strain at the moment of fragment failure, and the thickness of the fragments. Histological analysis was performed with the quantification of collagen and elastin, and middle layer thickness in these three fragments. RESULTS: In twelve ruptured and four unruptured aneurysms, the biomechanical analysis of the fragments showed no statiscally signicant differences between the mean values of the biomechanical properties (tension, stress, strain energy and strain), as well as the thickness of the fragments in the three groups. The percentage of collagen in the neck was significantly lower than in the aneurysm wall (p = 0,010) and was not significantly different from the suprarenal aorta (p = 0,155). Higher percentage of elastin was present in the neck (p < 0,001) and in the suprarenal aorta (p < 0,001) when compared to aneurysms. There was no difference in the quantification of elastin between the neck and the suprarenal segment (p = 0,457). The middle layer thickness showed no significant statistical difference between the three evaluated regions (p = 0,660). CONCLUSIONS: Biomechanical results suggest that the infrarenal aortic aneurysm, rather than a localized process, is a result of diffuse aortic involvement. Both the resistance and elasticity of the aneurysmal segment have similarities when compared to non-dilated aortic segments. In the histological analysis, there is preservation of elastin in non-dilated aortic segments, while there is a reduction in the aneurysmal wall; and there is greater collagen deposition in the aneurysmatic region

Avanço da tuberosidade tibial (ATT) é uma das técnicas para tratamento da ruptura do ligamento cruzado em cães desenvolvida por Montavon, Damur e Tepic (2002). O sucesso da técnica em reduzir ou eliminar as forças de deslocamento cranial da tíbia em joelhos com ruptura do ligamento cruzado cranial tem sido documentado em estudos experimentais e clínicos. No período pós-operatório a técnica, a falha do implante é relatada em 1 a 5% dos membros pélvicos operados. Este número foi atribuído a erro de técnica ou desenho inicial do implante que foi considerado insuficiente. Com objetivo de comparar a resistência biomecânica entre duas diferentes placas de ATT e minimizar a incidência de falhas de implante, foram realizados ensaios biomecânicos em 10 pares de membros pélvicos de cadáveres cães, no membro pélvico direito placa fixa por garfo e no membro pélvico esquerdo placa fixa por parafusos. Os ensaios foram realizados utilizando-se máquina universal de ensaios mecânicos Kratos® modelo 5002, dotada de célula de carga de 3000N com uma velocidade de ensaio de 20 mm/min. O parâmetro força e os gráficos gerados foram gravados por meio de sistema de aquisição analógica TRACOMP-W95 (TRCV61285). A média da carga máxima até a falha foi de 128,70 Kg/F (mínimo 104,55 Kg/F e máximo 151,80 Kg/F) e de 141,99 Kg/F (mínimo 111,60 Kg/F e máximo 169,65 Kg/F) no grupo utilizando \"garfo\" e parafusos respectivamente. O desvio padrão dos grupos \"garfo\" e parafuso foi baixo, 12,99 e 17,21 respectivamente. Foi encontrada diferença significativa (p = 0,0309) entre as médias dos grupos. / Tibial tuberosity advancement (TTA) is one of the techniques for treatment of cruciate ligament rupture in dogs developed by Montavon, Damur and Tepic (2002). The success of the technique in reducing or eliminating the forces of cranial tibial displacement in knees with ruptured cranial cruciate ligament as been documented in experimental and clinical studies. In the post-operative technique, implant failure is reported in 1-5% of hindlimbs operated. This number was attributed to technical error or the initial design of the implant that was considered insufficient. To compare the biomechanical strength between two different plates ATT and minimize the incidence of implant failures, biomechanical tests were performed on 10 pairs of hindlimbs cadaver dogs, the right hindlimb fixed plate and a fork in the left pelvic limbplate fixed by screws. As says were performed using a universal mechanical testing Kratos ® model 5002, equipped with a load cell of 3000N with a test speed of 20 mm / min. The strength parameter and graphs generated were recorded via analog acquisition system TRACOMP-W95 (TRCV61285). The mean load to failure was 128.70 kg/F (minimum 104.55 Kg and maximum 151.80 Kg/F) and 141.99 Kg/F (minimum 111.60 Kg/F and maximum 169.65 Kg/F) in the group using \"fork\" and screws respectively. The standard deviation of the groups \"fork\" and bolt was low, 12.99 and 17.21 respectively. Significant difference (p = 0.0309) between the means of the groups.

A instabilidade articular é responsável pelo desenvolvimento de lesões degenerativas incapacitantes que comprometem o desempenho funcional. Compreender os processos desenvolvidos para estabilização dinâmica articular é um desafio para pesquisadores das mais diversas áreas. O presente estudo propõe o uso da abordagem Biomecânica para reconhecer os mecanismos relacionadas ao processo de estabilização dinâmica articular, por meio de três diferentes condições experimentais. No experimento 1 foi analisada a Força de Reação do Solo (FRS) e a cinemática 3-D no andar, correr e saltar de portadores (n=10) e não portadores de instabilidade crônica (n=10) do tornozelo. No experimento 2 foi analisada a Eletromiografia dos músculos tibial anterior, fibular longo, fibular curto e gastrocnêmio lateral de portadores (n=14) e não portadores de instabilidade crônica (n=14) do tornozelo antes e após um protocolo de indução à fadiga muscular. No experimento 3 (n=20) foi analisado o efeito do exercício de alongamento muscular estático passivo dos músculos fibular longo e fibular curto na simulação da entorse do tornozelo. Nos protocolos de locomoção foram encontrados no lado acometido picos tardios e aumento dos Impulsos da FRS. No início da fase de apoio o tornozelo instável no andar aumentou a dorsiflexão, no correr aumentou a eversão e no saltar diminuiu a inversão e aumentou a dorsiflexão. Tais estratégias representam a tentativa de melhorar a estabilidade dinâmica articular. No entanto, a variação angular da articulação no plano sagital e frontal aumentaram, sugerindo que há mais amplitude de movimento no tornozelo acometido e maior estresse sobre os estabilizadores passivos locais. Em condições de fadiga muscular, após simulação da entorse, indivíduos com articulações saudáveis aumentam a rigidez articular e a intensidade de contração dos eversores do tornozelo, antecipadamente a perturbação, diferente de portadores de instabilidade crônica. A execução do exercício de alongamento dos músculos fibulares longo e curto, seguido da simulação da entorse, gerou o retardo da resposta motora e diminuição da intensidade de ativação. Desta forma, as estratégias desenvolvidas por portadores de instabilidade crônica podem ser relacionadas à causa e/ou consequência do quadro, a fadiga muscular altera o desenvolvimento de estratégias de proteção e o exercício de alongamento pode prejudicar a estabilização dinâmica articular / Joint instability is associated with degenerating injuries that lead to functional incapacitation. Knowing the process involved in joint dynamic stabilization is a challenge to researchers in many fields. This study proposes the use of a biomechanical approach to recognize the mechanisms involved in joint stabilization through three different experimental conditions. The first experiment analyzed the Ground Reaction Force (GRF) and the 3D kinematics in participants with (n=10) and without (n=10) chronic ankle instability during walking, running and jumping. The second experiment analyzed the Electromyography signal of tibialis anterior, peroneus longus, peroneus brevis e gastrocnemius lateralis in participants with (n=14) and without (n=14) chronic ankle instability before and after a muscle fatigue protocol. The third experiment (n=20) analyzed the effect of static passive stretching of peroneus longus and peroneus brevis muscles on the ankle sprain simulation. During the locomotion protocols the injured side showed late peaks and an increase of the GRF impulses. The instable ankle showed an increase of dorsiflexion during the initial phase of gait and an increase of eversion during running. The instable ankle also showed a decrease of inversion and an increase of dorsiflexion during jumping. These strategies represent an attempt to improve the joint dynamic stability. There was an increase in sagittal and frontal angular displacement, suggesting more range of motion as well as more stress in the passive structures that are responsible for stabilization in the injured ankle. During muscular fatigue, after an ankle sprain simulation, subjects with healthy joints increase the joint stiffness and the intensity of the ankle eversion muscles activation, before the intervention, differently from subjects with chronic instability. The peroneus longus and brevis stretching exercise followed by the ankle sprain simulation caused a delay on the motor response and a decrease in the activation intensity. The strategies developed by the subjects with chronic instability can be related to the cause and/or the consequence of the dysfunction. The muscular fatigue changes the development of strategies of protection and the stretching exercise can weaken the dynamic stability of the joint

Introdução: A disfunção da marcha é um dos maiores comprometimentos funcionais do paciente com a doença de Parkinson (DP). A estimulação cerebral profunda do núcleo subtalâmico tem mostrado melhora da marcha e equilíbrio. Esse efeito pode ser mantido e potencializado por programas de reabilitação motora específicos, como o treino em esteira sem e com suporte de peso corporal. No entanto, faltam estudos desses treinos em pacientes com a DP em uso desta estimulação. Objetivo: Comparar parâmetros cinemáticos lineares e angulares da marcha de pacientes com a DP em uso de estimulação cerebral profunda bilateral do núcleo subtalâmico, antes e após dois treinamentos: esteira sem e com suporte de peso corporal, associados à cinesioterapia convencional. Métodos: 12 pacientes (60,9 ± 10,6 anos; 20 ± 7 anos de doença e 20 ± 4 meses de tempo de cirurgia) completaram ambos os treinos em estudo cruzado fixo. Os pacientes passaram por 8 semanas de treino de marcha em esteira sem suporte de peso corporal e programa de cinesioterapia convencional, seguidas por 6 semanas de período sem intervenção. Posteriormente, realizaram 8 semanas de treino de marcha em esteira com suporte de peso corporal e o mesmo programa de cinesioterapia regular. As intervenções tiveram frequência de duas vezes por semana e duração de 90 minutos por sessão. A análise cinemática da marcha envolveu oito câmeras infravermelhas que detectaram 19 marcadores reflexivos nos membros inferiores dos pacientes. A análise estatística utilizou o teste Wilcoxon e foi adotado valor de p <= 0,05 como estatisticamente significante. Resultados: Ambos os treinos não mostraram diferenças significativas nos parâmetros lineares. Após o treino com suporte, observou-se aumento significativo dos seguintes parâmetros angulares: amplitude de movimento da pelve (inclinação, obliquidade e rotação); amplitude de movimento do quadril (abduçãoadução e rotação); % da fase de balanço que corresponde à flexão máxima do joelho e amplitude de movimento da progressão do pé. Conclusão: O treino em esteira com suporte de peso corporal mostrou capacidade de promover mudanças em parâmetros cinemáticos angulares da marcha. As implicações do treino em suspensão podem ter sido somadas aos efeitos neurofisiológicos da estimulação cerebral profunda e então desencadeado a melhora da mobilidade dos membros inferiores durante a marcha / Introduction: Gait disturbance is one of the hallmark features of Parkinson\'s disease (PD). Subthalamic nucleus deep brain stimulation (DBS) has shown improvements in gait and balance, and this effect can be maintained and enhanced by specific motor rehabilitation programs, such treadmill training without and with body weight support. However, at present there is a paucity of research on these combined interventions in PD with of this stimulation. Objective: To compare training-induced changes in gait linear and angular kinematic parameters among patients with PD who have used bilateral subthalamic nucleus DBS, and a combined intervention of conventional physical therapy with either treadmill training with body weight support or without support. Methods: 12 patients (age: 60.9 ± 10.6 years; disease duration: 20 ± 7 years; and time since DBS surgery: 20 ± 4 months) completed both training protocols in a fixed cross-over design. All patients received 8 weeks of treadmill training without body weight support in conjunction with conventional physical therapy, followed by a 6 weeks wash out period of no training. Thereafter, all patients received 8 weeks of body weight support treadmill training, in conjunction with the same conventional physical therapy. Both interventions had a frequency of two times per week, and duration of 90 minutes per session. Gait kinematic analysis involved eight infrared cameras that detected 19 reflective spherical markers attached to the limb lower of patients. Statistical analysis used the Wilcoxon and was adopted the value of p <= 0,05 as statistically significant. Results: Both the training no showed significant differences in linear parameters. After the body weight support training, observed there was a significant increase in following angular parameters: pelvis\' range of motion (tilt, obliquity, rotation); hip\'s range of motion (abduction-adduction and rotation); % Knee maximal flexion on Swing phase and foot progression\' range of motion. Conclusion: Treadmill training with body weight support showed an ability to promote changes in gait angular kinematic parameters. The implications of this training may have been added to the neurophysiological effects of DBS and then triggered the improved of mobility of lower limbs during gait

An increase of 153,375 to 248,418 traumatic brain injuries (TBI) due to incidents in sports and recreation activities has been reported in the past couple of years in the US alone. These are grounds for concern for athletes partaking in sports with a high incidence of TBI’s such as football and soccer. The latter, traditionally not classified as a contact-sport, has attracted research due to participants using their head as an instrument for heading. Voluntary heading, in combination with lenient laws and regulations concerning TBI expose how soccer players are easily at risk of injury. On the other hand football, an aggressive sport by nature, has brought attention to the possible neurocognitive and neurophysiological ramifications of repetitive subconcussive impacts. One of these is in the form of a progressive neurodegenerative pathology known as chronic traumatic encephalopathy (CTE). A priori reasons revealed, led to a need to characterize the most important variables involved in ball-player interactions within soccer simulated gameplay. By understanding these, it would be possible to obtain parameters to design and manufacture new composite-material based protective headgear unlike products that are commercially available nowadays. In addition, development of a testing protocol focused on frequency domain variables - transmissibility and mechanical impedance - would allow to evaluate the performance of football helmets. A focus would be set on low impacts categorized as subconcussive impacts. Incoming velocity and inflation pressure were identified as the most influential variables affecting the peak impact force of a soccer ball. An innovative 6-layer carbon fiber headband, with silicone padding, was manufactured that out-performed existing headgear at attenuating peak linear acceleration. Lastly, quantification of the transmissibility and mechanical impedance indicated poor performance of football helmets below 60 Hz.

Mechanical trauma to the brain, both big and small, and the method to protect the brain in its presence is a crucial field of research given the large population exposed to neuronal trauma daily and the benefit available through better understanding and injury prevention. A population of particular interest and risk are youth athletes in contact sports due to large accelerations they expose themselves to and their developing brains. To better monitor the risk these athletes are exposed to, their accumulation of head acceleration events (HAEs), a measure correlated with harmful neurological changes, was tracked over sport seasons. It was observed that few significant differences in HAEs accumulated existed between players of ages from middle school to high school, but there did exist a difference between sports with girls' soccer players accumulating fewer HAEs than football players. This highlights to risk youth athletes are exposed to and the importance of improved technique and individual player size. To better monitor HAEs for each individual, a novel head segmentation program was developed that extracts player specific geometries from a single T1 MRI scan that can improve the accuracy of HAE monitoring. Acceleration measures processed with individualized head model versus those using a standardized head model typically displayed higher accelerations, highlighting the need for individualized measure for accurate monitoring of HAEs and risk of neurological changes. In addition to the large accelerations present in contact sports, the small but constant strains produced by neural implants embedded in the brain is also an important field of neuro-mechanical research as the physical properties of neural implants have been found to contribute to the chronic immune response, a major factor preventing the widespread implementation of neural implants. To reduce the severity of the immune response and provide improved chronic functionality, researchers have varied neural implant design and materials, finding general trends but not precise relationships between the design factors and how they contribute the mechanical strain in the brain. Performing a large series of mechanical simulations and Cotter's sensitivity analyses, the relationships between neural design factors and the stain they produce in the brain was examined. It was found that the direction which neural implants are loaded contributes the most to the strain produced in the brain followed by the degree of bonding between the brain and the electrode. Directly related to the design of electrodes themselves, it was found that in most cases reducing the cross-sectional area of the probe resulted in a larger decrease of mechanical strain compared to softening the implant. Finally, a study was performed quantifying the resting micromotion of the brain utilizing a novel method of soft tissue micromotion measurement via microCT, applicable within the skull and the throughout the rest of the body.

OBJETIVO: Avaliar características clínicas, componente vertical da força de reação do solo e função muscular de flexores plantares e dorsais do tornozelo em corredores com e sem tendinopatia de calcâneo, e em indivíduos não corredores. MÉTODOS: Setenta e dois indivíduos (42H: 30M, idade 37,3 ±9,9 anos) foram divididos em três grupos: grupo tendinopatia de calcâneo (GTC, n= 24), grupo de corredores controle (GCC, n=24), e grupo de não corredores (GNC, n=24), sendo que em cada grupo ambos os tornozelos foram avaliados. A AOFAS ankle-hindfoot score, parâmetros da força de reação do solo e dados isocinéticos foram avaliados usando plataformas de força e dinamômetro isocinético. RESULTADOS: A AOFAS ankle-hindfoot score foi significativamente menor no GTC. A FRS foi igual entre os grupos, porém o impulso vertical inicial foi maior no GTC que GCC e GNC. Não houve diferenças para o impulso total. O GTC demonstrou menor trabalho total na velocidade 120º/s que GCC. Não houve diferenças para as outras variáveis isocinéticas entre GTC e GCC, apenas em relação ao GNC. CONCLUSÃO: Os corredores com tendinopatia de calcâneo têm maior impacto no momento de aterrissagem, menor resistência muscular dos flexores plantares e maior comprometimento clínico e funcional. A associação do maior impulso e menor resistência pode ser um fator predisponente e mantenedor para lesão no tendão calcâneo / OBJECTIVE: To evaluate the clinical characteristics, vertical component of the ground reaction force and muscle function of plantar flexors and dorsiflexors of the ankle in runners with and without Achilles tendinopathy and in non-runners. METHODS: Seventy-two subjects (42 M: 30W, 37.3±9.9 years old) were divided into three groups: Achilles Tendinopathy Group (GTC, n=24), Runners Control Group (GCC, n=24) and Non-Runners Group (GNC, n=24), in which both ankles were evaluated in each group. The American Orthopaedic Foot and Ankle Society (AOFAS) ankle-hindfoot score, parameters of ground reaction force, and isokinetic data were evaluated by means of force platforms and isokinetic dynamometer. RESULTS: The AOFAS ankle-hindfoot score was significantly lower in the GTC. The GRF was similar between the groups; however, the initial vertical impulse was higher in the GTC than in the GCC and GNC. There were no differences regarding the total impulse. The GTC presented lower total work in the 120º/s speed than the GCC. There were no differences regarding the other isokinetic variables between the GTC and GCC, only regarding the GNC. CONCLUSION: Runners with Achilles tendinopathy show higher impact at the moment of landing, lower muscle endurance of plantar flexors and higher clinical and functional damage. The association between higher impulse and lower endurance could be a predisposing and maintaining factor for Achilles tendon

A estabilidade primária, após a instalação do implante, é uma condição essencial para a aplicação de carga imediata, situação clínica cada vez mais desejada por profissionais e pacientes. O presente estudo tem como objetivo avaliar a estabilidade primária de cinco diferentes implantes instalados em bases ósseas padronizadas de osso suíno e blocos de poliuretano (modelos in vitro), por meio de ensaios biomecânicos e análise de imagens (microtomográficas e histomorfométricas). Para certificação e padronização dos cilindros de osso suíno, foram realizadas tomadas radiográficas digitais, determinando cilindros ósseos de alta e baixa densidades. Após a certificação, foram feitas microtomografias computadorizadas dos cilindros ósseos para análise tridimensional de imagens prévia à instalação dos implantes, avaliando os seguintes parâmetros: Densidade Óssea Tridimensional (BV/TV); Separação Trabecular (Tb.Sp); Porcentagem de Poros Abertos (Po.Op); Porcentagem de Poros Fechados (Po.Cl) e Porcentagem de Porosidade Total (Po.Tot). Esses parâmetros foram avaliados em quatro níveis ósseos (N1 interno às roscas do implante a ser instalado; N2 adjacente ao final das roscas até 0,5 mm destas; N3 distante 0,5 mm a 1,5 mm do final das roscas; N4 área óssea de 0 a 0,5mm da apical do implante). Depois disso, foram selecionados 50 implantes de 5 diferentes modelos, divididos em 5 grupos com 10 implantes cada: Grupo 1 (G1): implantes Xive Plus inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 2 (G2): implantes Ankylos inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 3 (G3): implantes Bone Level inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 4 (G4): implantes AlvimCM inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5); Grupo 5 (G5): implantes DriveCM inseridos em cilindros ósseos de alta (n=5) e de baixa densidades (n=5). A instalação de todos implantes seguiu o protocolo recomendado pelos fabricantes, sendo realizada a medida do torque de inserção (IT) e logo após a análise de Coeficiente de Estabilidade do Implante - ISQ (avaliação por Frequência de ressonância - RFA). Após a instalação dos implantes nos cilindros ósseos, estes foram submetidos a nova análise tridimensional com os mesmos parâmetros e níveis ósseos. Para as análises nos blocos de poliuretano, foram seccionados 50 blocos de alta e baixa densidade (D1 e D3, respectivamente), e inseridos 50 implantes individualmente nos blocos, utilizando 10 de cada e divididos em 5 grupos: Grupo 6 (G6): implantes Xive Plus inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 7 (G7): implantes Ankylos inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 8 (G8): implantes Bone Level inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 9 (G9): implantes AlvimCM inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5); Grupo 9 (G9): implantes DriveCM inseridos em blocos de poliuretano de alta densidade - D1 (n=5) e de baixa densidade - D3 (n=5). Após a inserção dos implantes, estes também foram analisados com relação ao torque de inserção, frequência de ressonância e através do ensaio de arrancamento. Os ensaios biomecânicos mostraram que os implantes instalados no G4 (AlvimCM) e G5 (DriveCM) tiveram maior valores de IT e de RFA em ambas as bases ósseas suínas. Nos blocos de poliuretano, tiveram resultados semelhantes entre as bases ósseas para quase todos os implantes nos testes IT e RFA, havendo um maior valor no ensaio de arrancamento para os implantes Bone Level (G8). Os resultados para todas os parâmetros avaliados por MicroCT mostraram que as diferenças dos valores pós e pré-inserção dos implantes revelaram significância estatística principalmente para G4 e G5 em relação aos outros grupos. A análise histomorfométrica mostrou maiores valores de compactação óssea e de Contato Osso-Implante (BIC) para G2, G4 e G5. Para todas as análises de imagem foi observada uma tendência de maior compactação nos N1, N2 e N4; no N3 não houve um aumento significativo da condensação óssea pós-inserção do implante. Concluiu-se que os implantes AlvimCM e DriveCM mostraram melhores resultados nos testes biomecânicos e em relação ao aumento da densidade óssea ao redor do implante, avaliada pelos métodos de imagem, e que estes resultados estiveram correlacionados à estabilidade primária exibida pós-inserção. Os resultados histomorfométricos confirmaram os resultados obtidos pela análise microtomográfica, demonstrando assim a validade do método 3D de análise por imagem. / The primary stability, after implant installation, is an essential condition for the application of immediate loading, clinical situation increasingly desired by professionals and patients. The present study has the objective of evaluating the primary stability of five different implants installed in standard bone bases of swine bone and polyurethane blocks (in vitro models), through biomechanical tests and image analysis (microtomographic and histomorphometric). For the certification and standardization of the swine bone cylinders, digital radiographs were taken, determining bone cylinders of high and low density. After the certification, computerized microtomographies of the bone cylinders were performed for three-dimensional analysis of images prior to implant installation, evaluating the following parameters: Three-dimensional Bone Density (BV / TV); Trabecular Separation (Tb.Sp); Percent of Open Pore (Po.Op); Percent of Closed Pores (Po.Cl) and Percentage of Total Porosity (Po.Tot). These parameters were evaluated in four bone levels (N1 - internal to the threads of the implant to be installed, N2 - adjacent to the end of the threads up to 0.5 mm of these, N3 - distant 0.5 mm to 1.5 mm from the end of the threads ; N4 - bone area 0 to 0.5 mm from the apical of the implant). After that, 50 implants of 5 different models were divided into 5 groups with 10 implants each: Group 1 (G1): Xive Plus implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) ; Group 2 (G2): Ankylos implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) bone cylinders; Group 3 (G3): Bone Level implants inserted into bone cylinders of high (n = 5) and low density (n = 5); Group 4 (G4): AlvimCM implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) bone cylinders; Group 5 (G5): DriveCM implants inserted into high (n = 5) and low density (n = 5) bone cylinders. The implantation of all implants followed the protocol recommended by the manufacturers, and the measurement of the insertion torque (IT) and soon after the analysis of Implantation Stability Coefficient (ISQ (evaluation by Frequency of Resonance - RFA)). After the implants were installed in the bone cylinders, they were submitted to a new three-dimensional analysis with the same parameters and bone levels. 50 blocks of high and low density (D1 and D3, respectively), and 50 implants were inserted individually into the blocks, using 10 of each and divided into 5 groups: Group 6 (G6): implants Xive Plus inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 7 (G7): Ankylos implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 8 (G8): Bone Level implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 9 (G9): AlvimCM implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5); Group 9 (G9): DriveCM implants inserted in blocks of high density polyurethane - D1 (n = 5) and low density - D3 (n = 5). After insertion of the implants, these were also analyzed with respect to the insertion torque, resonance frequency and through the pullout test. The biomechanical tests showed that the implants installed in G4 (AlvimCM) and G5 (DriveCM) had higher IT and RFA values in both porcine bone bases. In the polyurethane blocks, similar results were found between the bone bases for almost all implants in the IT and RFA tests, with a higher value in the pullout test for Bone Level (G8) implants. The results for all the parameters evaluated by MicroCT showed that the differences in the post-insertion and pre-insertion values of the implants revealed statistical significance mainly for G4 and G5 in relation to the other groups. The histomorphometric analysis showed higher Bone Compaction and Bone Implant (BIC) compaction values for G2, G4 and G5. For all the image analyzes a tendency of greater compaction was observed in N1, N2 and N4; in N3 there was no significant increase in bone post-insertion implant condensation. It was concluded that the AlvimCM and DriveCM implants showed better results in the biomechanical tests and in relation to the increase of the bone density around the implant, evaluated by the imaging methods, and that these results were correlated to the primary stability exhibited post-insertion. The histomorphometric results confirmed the results obtained by the microtomographic analysis, thus demonstrating the validity of the 3D image analysis method.

Estimativa das forças musculares de diabéticos pode apoiar a compreensão das estratégias mecânicas e musculares que esses pacientes adotam para preservar a habilidade de realizar a marcha e garantir sua independência à medida que lidam com seus déficits neurais e musculares devido a diabetes e à neuropatia. O objetivo do presente estudo foi estimar a distribuição da força muscular do membro inferior durante a marcha em pacientes diabéticos com e sem neuropatia diabética, bem como compará-los com indivíduos saudáveis. Dados de força de reação do solo (100 Hz) e cinemática tridimensional do tornozelo, joelho e quadril (100 Hz) de 10 diabéticos neuropatas (GDN), 10 diabéticos não neuropatas (GD) e 10 indivíduos saudáveis (GC) foram utilizados como variáveis de entrada para o modelo musculoesquelético computacional gait 2392 (23 graus de liberdade e 92 atuadores musculoesqueléticos) no software OpenSim. O modelo genérico padrão foi dimensionado para se adequar à antropometria de cada indivíduo coletado, antes da execução das simulações. O modelo musculoesquelético dos indivíduos diabéticos neuropatas apresentou força isométrica máxima reduzida em 30% para os extensores do tornozelo e 20% para os dorsiflexores do tornozelo, buscando aproximar o modelo da redução de força muscular distal consequente à neuropatia diabética exibida por pacientes. As séries temporais da força dos músculos dos membros inferiores foram calculadas usando o procedimento de otimização estática. As forças musculares máximas foram calculadas durante intervalos do ciclo de marcha em que a ação dos músculos é fundamental para execução da tarefa. Os picos de força foram comparados entre os grupos de indivíduos utilizando MANOVA para os grupos musculares flexores e extensores das articulações do quadril, joelho e tornozelo, seguidas de ANOVA e pós-hoc de Newman-Keuls (p < 0,05). GDN apresentou maior pico de força dos músculos flexores de joelho (bíceps femoral cabeça curta/ p < 0,001, semitendinoso/ p < 0,001 e semimenbranoso/ p < 0,001) na fase de propulsão, em relação à GD e GC. GDN também apresentou menor pico de força dos músculos gastrocnêmio medial e sóleo, bem como maior pico de força para gastrocnêmio lateral comparado a GD e GC, nesta mesma fase. GD exibiu menor pico de força dos músculos extensores de quadril (semitendinoso e semimembranoso) ao final da fase de balanço e músculos abdutores do quadril durante a fase de apoio, bem como maior pico de força para os músculos extensores de joelho (vasto medial e lateral/ p = 0,004) no início da fase de apoio, comparado a GDN e GC. Os pacientes diabéticos com e sem neuropatia adotam distintas estratégias de distribuição de força muscular, apesar da piora progressiva em seu estado de saúde. Ambos os grupos diabéticos demonstraram alterações na produção de força dos músculos extensores de tornozelo, com redução do pico de força do sóleo (GD) e gastrocnêmio medial (GDN), entretanto, apenas o GDN aumentou o pico de força dos isquiotibiais (flexores de joelho) na fase de propulsão. GD apresentou redução expressiva da produção de força do glúteo médio, o que pode sugerir prejuízo para a estabilização látero-lateral da pelve. Pode-se considerar incluir programas de treinamento de resistência de músculos proximais relacionados à articulação do joelho em uma rotina de reabilitação para pacientes diabéticos. Outras inclusões potenciais em protocolos de reabilitação são o treino de marcha e a prática de exercícios funcionais com foco na ativação dos músculos isquiotibiais / Muscle force estimation could support a better understanding of the mechanical and muscular strategies that diabetic patients adopt to preserve walking ability and to guarantee their independence as they deal with their neural and muscular impairments due to diabetes and neuropathy. Our aim was to estimate and compare the lower limb\'s muscle force distribution during gait in diabetic patients with and without diabetic neuropathy. Data from ground reaction force (AMTI OR61000 force plate at 100Hz) and three-dimensional kinematics of ankle, knee and hip (eight-camera Optitrack® at 100 Hz) of 10 neuropathic (DNG), 10 diabetic non-neuropathic (DG) and 10 healthy individuals (CG) were used as input variables for the musculoskeletal model gait 2392 (23 degrees of freedom and 92 musculoskeletal actuators) in the OpenSim software. The standard generic model was scaled to fit the anthropometry of each individual collected, prior to the execution of the simulations. The musculoskeletal model of neuropathic individuals presented maximum isometric force reduced in 30% for ankle extensors and 20% for ankle dorsiflexors to mimic the atrophy of ankle muscles due to diabetic neuropathy. The force time series of lower limb muscles were calculated using the static optimization procedure. The peak muscle forces were calculated during selected time bands of the gait cycle. The peak force was compared between groups using MANOVA for the flexor and extensor muscle groups of hip, knee and ankle joints followed by ANOVA and post-hoc of Newman-Keuls (p < 0.05). DNG showed higher knee flexors peak force (biceps femoris short head / p < 0,001, semitendinous / p < 0,001 and semimenbranous / p < 0,001) during push-off, compared to DG and CG. DNG also presented lower peak force for gastrocnemius medialis and soleus, as well as higher peak force for gastrocnemius lateralis compared to DG and CG in the same gait phase. DG exhibited lower peak force for the hip extensor muscles (semitendinous and semimembranous) in the final swing and hip abductor muscles during stance, as well as higher peak force for the knee extensor muscles (vastus medialis and lateralis / p=0,004) in the early stance compared to DNG and CG. Diabetic patients with and without neuropathy appear to adopt different muscle force distribution strategies in spite of the progressive worsening in their health condition. While reducing ankle extensor forces, DG increased knee extensor muscle forces at early stance and reduced the hamstrings force at the end of swing phase, whereas DNG increased the hamstrings muscle forces at push-off. A resistance training program for the proximal muscles related to the knee joint could be considered in a rehabilitation routine for diabetic patients. Other potential inclusions in rehabilitation protocols consist of gait retraining and practicing functional exercises focusing on the activation of the hamstring muscles