Testes biomecânicos de ossos são utilizados para determinar as propriedades mecânicas dos mesmos, e são um importante adjunto para pesquisadores desenvolverem implantes metálicos e protocolos de fixação de fraturas. O Objetivo desse foi determinar as propriedades biomecânicas do tecido ósseo de diferentes regiões do terceiro metacarpiano eqüino submetido a ensaios de compressão e flexão. Foram utilizados 30 pares de terceiro metacarpiano eqüino divididos em dois grupos com um membro de cada par. No teste de flexão em três pontos, o osso inteiro apoiado em dois suportes cilíndricos de 20 mm de diâmetro e 150 mm distantes entre si, recebeu uma carga através de um cutelo com mesmo diâmetro dos suportes e posicionado a 75 mm entre os apoios, na direção palmaro-dorsal até que ocorresse a fratura. No teste de compressão foram utilizadas amostras de diferentes regiões do osso. O corpo de prova 1 (cp1) foi composto pela diáfise média e seu comprimento foi igual a duas vezes ao diâmetro latero-medial no ponto médio do osso que coincidia com o ponto médio do corpo de prova. O grupo cp1 foi submetido a carga compressiva no sentido próximo-distal até a carga máxima de 4000 kgf. Com auxílio de trefina foram feitos corpos de prova, no sentido longitudinal, dos fragmentos de ossos restantes do corte acima descrito. Dois desses corpos de prova foram coletados do centro da porção trabecular das epífises proximal (cp2) e distal (cp3). Outros dois corpos de prova foram coletados da região cortical lateral (cp4L) e medial (cp4M) da diáfise. Esses corpos de prova foram submetidos a carga compressiva no sentido próximo-distal até fraturarem. Os resultados obtidos nos permitem concluir que na diáfise, o córtex medial resiste a uma tensão maior e apresenta um módulo de elasticidade maior que o córtex lateral; o osso trabecular na epífise distal apresenta mesmo módulo de elasticidade que na epífise próximal, contudo suporta uma tensão maior no momento da fratura. / Bone properties determined by biomechanical testing are extremely important for both metallic implants and osteosyntesis protocols development. The objective of this study was determining the biomechanical properties of some different regions of third metacarpal bone submitted to compression and bending tensions, using thirty pairs divided into two groups, each group formed by one limb of each pair. During the three points bending test the dorsal surface of the entire bone was placed upon two cylindrical bases 150 mm far from each one, and load was applied in the mid point on the palmar aspect of the bone, 75 mm far from each cylindrical base, until bones failure. For the compression test samples of different bone regions were used. The mid diaphysis was used as samples (cp1), which its height was twice its latero-lateral thickness at the mid point of the bone length. All cp1 were submitted to proximo-distal compressive loads until it reached 4000kgf. Using a trefina the others samples were obtained from the fragments of bone not used for the cp1 confection. Two of them were collected from the trabecular portion of proximal (cp2) and distal (cp3) epiphysis, and the others from lateral (cp4L) and medial (cp4m) cortex region of diaphysis. All of them were submitted to proximo-distal compressive load until their failure. By the analysis of the results obtained was concluded that the medial cortex is more resistant to tensions and has greater elastic modulus than the medial cortex, at the diaphyseal region; the trabecular bone at the distal epiphysis has the same elastic modulus than at the proximal epiphysis, however its failures occurs at greater loads.

As lesões ligamentares são provavelmente a causa mais comum de claudicação em membros pélvicos e de afecção degenerativa da cartilagem na articulação femoro-tíbio-patelar, vistas em cães. Objetivou-se avaliar a função biomecânica da articulação do joelho em cães, comparando a medida de deslocamento cranial e a rigidez articular da tíbia em relação ao fêmur com o ligamento cruzado cranial íntegro, seccionado e reparado cirurgicamente. Utilizou-se a máquina Kratos 5002, que permite gravar em tempo real os parâmetros força (N) e deslocamento/deformação em mm. O ensaio consitiu em aplicar força de (N) registrando assim a gaveta cranial. Para o joelho íntegro, a média de deslocamento em milímetros encontrada para três repetições foram de 3,39 ; 3,47; 3,53. Para o joelho lesado foram de 12,96; 13,24; 13,34. Para o joelho reparado foram de 4,05; 4,61; 4,42. Este estudo permite-nos concluir que após lesão a translação cranial do joelho lesado é acrescida em quatro vezes e a rigidez articular é diminuída em uma vez e meia. A análise estatística revelou diferença significante entre os dados do grupo íntegro e lesado, tanto para deslocamento quanto para rigidez (p<0,05). Para o joelho reparado a translação cranial não apresenta diferença estatística significante entretanto mostra que a rigidez articular não volta a normalidade. / Ligamentary lesions are probaly the most comum cause of hind limb lamness and the degenerative disease of the knee joint seem in dogs. The biomechanical function of the knee joint in dogs was made, comparing the cranial translation degree and articular stiffness of the tibia in relation to the femur, in normal joints, joints with rupture of cranial crucial ligament and cirurgicaly repared. Mechanical assays was realized by Kratos 5002 machine, and recorded in real time the parameters of force (N) and translation/deformation, in mm. The assay had consisted in to use a force(N) registering the cranial translation. To the normal knee, the deslocation media founded after 3 repetitions was 3,39 ; 3,47; 3,53. To the knee with surgical section was 12,96; 13,24; 13,34. To the repared knee was 4,05; 4,61; 4,42These study allows to conclude that the cranial translation is added in four times and the articular stiffness is reduced one and a half times when statistically compared. The statistical analysis reveled significant diference between groups to the cranial tranlation e articular stiffness (p<0,05). To the repared knee the cranial translation don?t reveled significant diference but the articular stiffiness seens anormal.

Na atualidade, vários são os métodos de osteossíntese utilizados na reparação de fraturas de fêmur em cães, porém alguns apresentam complicações na técnica, e outros não encontram-se disponíveis na atividade profissional diária de alguns médicos veterinários da América Latina. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um novo modelo simples de osteossíntese, baseado na utilização de pinos de Steinmann e Schanz denominado pinos intramedulares múltiplos bloqueados (PIMB), e testar biomecanicamente a resistência as forças de flexão em comparação com a técnica de pino intramedular único (PIU). Para tanto foram utilizados fêmures bilaterais de oito cadáveres de cães com peso entre 15 a 25 quilos que foram divididos em dois grupos, o primeiro grupo composto por oito fêmures utilizou os pinos intramedulares múltiplos bloqueados e o segundo grupo composto por oito fêmures utilizou pino intramedular único, ocupando entre 40 - 42 % do canal medular como controle do Grupo 1. Os dois grupos de fêmures foram submetidos a ensaios não destrutivos para avaliar a resistência as forças de flexão, com forças entre 0 e 50 Kg, e velocidade de deslocamento de 5mm/minuto, num dispositivo de quatro pontos. Os resultados encontrados nas condições apresentadas neste estudo mostraram que a técnica de pinos intramedulares múltiplos bloqueados apresenta uma menor resistência as forças de flexão comparada com a técnica de pino intramedular único / Currently, there are several methods of fixation used in the repair of femoral fractures in dogs, but some show complications in the technique, and others are not available daily in the professional activity of some veterinarians from Latin America. This study aimed the development of a new, simple model for bone fixation, based on the use of Steinmann and threaded pins, used as multiple locked intramedullary pins (MLIP), and biomechanically test the implants resistance to bending forces. Therefore, we used bilateral femurs of eight cadaveric dogs weighing between 15-25 kg, divided into two groups; in the first group multiple locked intramedullary pins were used in eight femurs, and in the second group, the control group, we used a single intramedullary pin (SIP) occupying between 40-42% of the intramedullary canal, of eight femurs. Both groups were subjected, in a four point device, to nondestructive testing to evaluate the resistance to flexion forces, with forces varying between 0 and 50 kg, and a speed of 5mm/minute. The results under the conditions presented in this study showed that technique locked multiple pins has a lower resistance to bending forces compared with the technique of single intramedullary pin.

Orientadores: Cassio Luis Zanettini Riccetto, Paulo Cesar Rodrigues Palma / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-12T04:47:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siniscalchi_RodrigoTeixeira_M.pdf: 4843609 bytes, checksum: 15b98ee38e8ef7b8b7e68b7ace186491 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Introdução: Os prolapsos da parede vaginal são muito prevalentes. Em seu tratamento utilizam-se técnicas baseadas em suturas (correções sítio-específicas) ou, mais recentemente, o emprego de telas (próteses). Considerando-se a elevada taxa de recorrência com as técnicas convencionais, as telas passaram a representar uma opção potencial para o tratamento de casos selecionados de prolapsos urogenitais. O material sintético mais utilizado atualmente é o polipropileno monofilamentar, com índices de cura de até 90%. Com o objetivo de diminuir a quantidade de material implantado e promover melhor integração da prótese aos tecidos, evitando, respectivamente, a dispareunia e a extrusão das mesmas, foi proposta a inclusão de orifícios de tamanho padronizado nas telas, denominados orifícios facilitadores de integração. Objetivo: Avaliar, "in vivo", as propriedades biomecânicas de um tipo tela de polipropileno monofilamentar e os efeitos da inclusão de orifícios facilitadores de integração sobre a resistência na interface com o leito receptor. Material e Métodos: Foram utilizadas 40 ratas adultas nas quais foram implantadas, de um lado da sua parede abdominal, na interface entre a hipoderme e a fáscia anterior da musculatura abdominal, uma tela de polipropileno monofilamentar retangular medindo 24 x 11 mm sem orifícios (grupo 1) e, do outro lado uma tela semelhante, com 2 orifícios circulares de 6mm de diâmetro (grupo 2). Após 90 dias, as ratas foram sacrificadas sendo sua parede abdominal retirada e dividida simetricamente em 2 blocos, que continham, respectivamente, as telas com e sem orifícios. O estudo biomecânico foi realizado em um tensiômetro de precisão, no qual a tela era tracionada em sentido uniaxial até que se desprendesse da interface tecidual. Para quantificar a aderência e elasticidade tecidual, em cada grupo, foram analisadas as seguintes variáveis: carga máxima; deflexão até a carga máxima; trabalho até a carga máxima; consistência do material; além dos valores de carga, deflexão e trabalho executado no momento do desprendimento da tela. Resultados: Verificou-se que a aderência das telas de polipropileno aos tecidos circunvizinhos aumentou significativamente com a inclusão de orifícios de tamanho padronizado como demonstrado na análise dos valores encontrados para a carga máxima (p < 0,001); trabalho até a carga máxima (p < 0,001); carga no desprendimento da tela (p < 0,001); e trabalho até o desprendimento da tela (p < 0,001). Os orifícios também conferiram à tela de polipropileno maior elasticidade, como demonstrado na análise dos valores de deflexão até a carga máxima (p < 0,001) e deflexão até o desprendimento da tela (p < 0,001). Não foi observada diferença significante (p = 0,87) quando analisada a variável consistência do material (ou módulo de elasticidade). Conclusão: A inclusão de orifícios de tamanho padronizado em telas de polipropileno monofilamentar, além de reduzir o seu peso e a quantidade de material implantado, aumentou sua elasticidade e aderência aos tecidos quando implantadas na interface da parede abdominal de ratas adultas. Estes achados sugerem que a inclusão de orifícios facilitadores de integração pode influenciar, favoravelmente, o seu emprego na prática clínica. / Abstract: Objective: The use of polypropylene mesh to repair vaginal prolapse is well established in selected cases. In order to reduce the weight and increase the elasticity of the mesh, to bind the product to tissues and also to decrease the amount of material used, the inclusion of standard orifices to the size meshes was proposed. These orifices were called "helper orifices" as they improve integration. In this original study, the biomechanical properties of a type of monofilament polypropylene mesh were evaluated in vivo, as well as the effects of the inclusion of the orifices on the interface resistance in the receiving area. Method: Forty female rats received an implant of monofilament polypropylene mesh, measuring 24 x 11 mm with no orifices, on one side of the abdominal wall, at the interface between the hypoderm and the anterior fascia of the abdominal muscles (group 1). On the other side, a similar mesh with two circular orifices (6 mm diameter) was implanted (group 2). The rats were euthanized 90 days later and their abdominal walls were removed and divided into two blocks, one with the mesh without orifices and the other with the mesh with orifices. The biomechanical study used a precision tensiometer in which the mesh was uniaxially tensioned until it was loosened from the tissue interface. In order to determine the tissue adherence in each group, the following variables were analyzed: maximum load; deflection at maximum load; work to maximum load; stiffness as well as load, deflection and work at detachment of the mesh. Results: It was verified that the adherence of the polypropylene mesh to the surrounding tissue increased significantly with the inclusion of standard size orifices as it is demonstrated in the analysis of values found to the maximum load (p < 0.001); work to maximum load (p < 0.001); load at detachment of the mesh (p < 0.001); and work to detachment of the mesh (p < 0.001). The orifices also brought higher elasticity to the polypropylene mesh as demonstrated in the analysis of the values of deflection at maximum load (p < 0,001) and deflection at detachment of the mesh (p < 0.001). It was not observed statistical differences (p = 0.87) when analyzing the stiffness of the material. Conclusion: Besides reducing the weight and amount of material, the inclusion of standard size orifices in the monofilament polypropylene mesh increased the elasticity and adherence to the tissues when implanted in the interface of the abdominal wall in adult female rats. These findings suggest that the inclusion of helper orifices to improve integration may have a favorable influence in clinical practice. / Mestrado / Cirurgia / Mestre em Cirurgia

We describe a semi-automatic technique for modeling and animating complex musculoskeletal systems using a strand based muscle model. Using our interactive tools, we are able to generate the motion of tendons and muscles under the skin of a traditionally animated character. This is achieved by integrating the traditional animation pipeline with a biomechanical simulator capable of dynamic simulation with complex routing constraints on muscles and tendons. We integrate our musculoskeletal modeling and animation toolkit into a professional 3D production environment, thereby enabling artists and scientists to create complex musculoskeletal systems that were previously inaccessible to them. We demonstrate the applications of our tools to the visual effects industry with several animations of the human hand and applications to the biomechanics community with a novel model of the human shoulder. / Science, Faculty of / Computer Science, Department of / Graduate

Dentre os fatores relacionados ao treinamento, a escolha do exercício representa um dos aspectos menos abordados na literatura especializada. Ainda que seja determinante para a implementação do treinamento, tendo em vista que se trata do vetor a partir dos quais as adaptações neuro-musculares irão ocorrer, pouco se tem estudado acerca de suas características biomecânicas. O presente estudo objetivou caracterizar as ações de músculos do membro inferior durante a execução do levantamento terra no estilo convencional (LT) e na sua variação com os joelhos estendidos (LTJE). No protocolo proposto as variáveis relativas a atividade muscular foram registradas através de sistema de aquisição EMG 1000 (Lynx Inc). Para cada um dos músculos analisados - bíceps femoral (BF), vasto lateral (VL), multifido lombar (ML), tibial anterior (TA) e gastrocnêmio medial (GM) - foram analisados parâmetros relativos ao nível de máxima ativação durante o movimento, ao padrão temporal de ativação e ao tempo de contração. Para o nível de máxima ativação durante o LT, o BF (1,001±0,247U.A), VL (1,283±0,339U.A), (1,127±0,427U.A), TA (1,040±0,188U.A), GM (1,0385±0,120U.A) apresentaram variações discretas e não significativas (p<0,05). quando comparados com o LTJE, onde o BF apresentou (0.986±0,285U.A), o VL (1,011±0,146U.A), ML (1,060±0,205U.A), TA (1,092±0,153U.A), GM (1,083±0,163U.A). Comportamento semelhante foi verificado para o tempo de contração. As ausências de diferenças significativas evidenciam que os dois movimentos não apresentam estruturas diferentes, pois o comportamento temporal, intensidade de ativação muscular e tempo de ativação são semelhantes, o que mostra efetividade na utilização destes como estratégia de implementação em programas de treinamento e de reabilitação física. / Among the factors related to the training, the exercise choice represents one of the aspects less boarded in specialized literature. Yet it is determinative for the training implementation and considering it attends the vector that from it the neuromuscular adaptations will occur, and its biomechanical characteristics have been little studied. The present study aimed at characterizing the actions of selected muscles of the inferior member during the execution of the deadlift in the conventional style (LT) and its variation with the extended knees (LTJE). In the proposed protocol the variants of EMG have been registered by the acquisition system EMG1000 (Lynx Inc). For each analized muscle – lateral hamstring (BF), lateral vastus (VL), multifidus lumbar (ML), anterior tibia (TA) and medial gastrocnemius (GM) – were analized parameters related to the maximum activation level during the movement, to activation time standard and to contraction time. For the maximum activation level during the LT, the BF (1,001±0,247U.A), VL (1,283±0,339U.A), (1,127±0,427U.A), TA (1,040±0,188U.A), GM (1,0385±0,120U.A) have been presented discrete variations without significant differences (p<0,05), when compared with the LTJE, where the BF presented (0.986±0,285U.A), the VL (1,011±0,146U.A), ML (1,060±0,205U.A), TA (1,092±0,153U.A), GM (1,083±0,163U.A). The same result was verified for the contraction time. The absence of significant differences makes evident that both movement didn’t present different structures, therefore the activation time standard, the maximum muscular activation and contraction time were equal, what it shows effectiveness in the use of these as strategy of implementation in programs of training and physical rehabilitation.

Orientador: Eduardo Piza Pellizzer / Coorientador: Fellippo Ramos Verri / Banca: Joel Ferreira Santiago Junior / Banca: Humberto Gennari Filho / Resumo: Proposição: O propósito deste estudo foi analisar a distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo e na distribuição de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, geradas pelas forças oclusais sobre próteses de três elementos implantossuportadas unitárias e esplintadas variando-se a localização dos implantes (alinhados e em distribuição tripoidal), o uso de pôntico central e de pôntico em cantilever mesial e distal, por meio do método dos elementos finitos tridimensionais. Material e Método: Seis modelos tridimensionais (3D) foram constituídos de um bloco ósseo maxilar referente à região do primeiro pré-molar ao primeiro molar direito, apresentando dois ou três implantes do tipo hexágono externo (HE) de 4,0 x 10 mm, suportando prótese de três elementos metalo-cerâmica parafusada, com as seguintes variações: M1 - três implantes alinhados com coroas unitárias; M2 - três implantes alinhados com coroas esplintadas; M3 - três implantes em posicionamento tripoidal; M4 - dois implantes com pôntico central; M5 - dois implantes com pôntico em cantilever mesial; M6 - dois implantes com pôntico em cantilever distal. A força aplicada foi de 400N em direção axial, com 50N em cada ponta de cúspide, e 200N oblíqua, com 50N, aplicados em 45º, em cada ponta da cúspide vestibular. Mapas de von Mises foram utilizados para avaliar componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação. Os mapas de Tensão Máxima Principal e microdeformação foram utilizados como critério para análise do tecido ósseo. Resultados: A esplintagem (modelos M2 e M3) foi capaz de reduzir os valores de tensão de von Mises nos parafusos de fixação, principalmente para o modelo M3. A redução do número de implantes (M4, M5, M6) ocasionou... / Abstract: Objective: The aim of this study was to assess the stress/strain distribution on bone tissue and stress distribution in the abutments, implants and fixation screws, generated by occlusal force under three-unit fixed prostheses supported by two or three implants in the posterior maxilla, varying the location of the implants (straight-line and offset), using of bridge, and mesial and distal cantilever extension by 3D finite element methods. Material and Methods: Six 3-dimensional models were developed. Each model simulated a bone block (type IV) of posterior maxillary segment, with two or three external hexagon (HE) of 4.0 x 10 mm, supporting three-unit fixed prostheses, which: M1 - straight-line implants supporting single crowns; M2 - straight-line supporting three-unit splinted prosthesis; M3 - offset implant supporting three-unit splinted prosthesis; M4 - three-unit splinted prosthesis central bridge; M5 - three-unit splinted prosthesis mesial cantilever extension; M6 - three-unit splinted prosthesis distal cantilever extension. The applied forces were 400N axial and 200N oblique. The stress in the abutments, implants and fixation screws was plotted by von Mises' criteria. The stress and strain on cortical bone was plotted by maximum principal stress and microstrain criteria, respectively. Results: The splinting (M2 and M3) decreased the stress values in the fixation screws, mainly for M3. The decrease of implant number (M4, M5, M6) caused an unfavorable biomechanical behavior for analyzed structures. In situations of rehabilitations with two implants, the use of bridge (M4) showed stress and strain distribution more favorable for analyzed structures. Conclusion: The splitting was effective on stress decreasing... / Mestre

First, an in vitro growth experiment was performed to test the hypothesis that applying dynamic unconfined compression during culture produces het- erogeneous remodeling in newborn bovine articular cartilage explants. Het- erogeneous measures of cartilage microstructure were obtained by biochemical assays and quantified polarized light microscopy. Significant differences were measured between the GAG content in the inner and outer portions of the sam- ples stimulated with dynamic unconfined compression. The COL fiber network was found to be more highly aligned in the inner portion of the sample than in the peripheral region. Next, a poroelastic finite element model with a remodeling subroutine was developed to test the hypothesis that the magnitude of relative interstitial fluid velocity and maximum principle strain stimulate GAG and COL fiber network remodeling, respectively, in articular cartilage during culture with dynamic unconfined compression. The GAG remodeling law was successful in predicting the heterogeneous changes in GAG content. The collagen remodeling law was not successful in predicting the changes in the COL network microstructural orientation, suggesting another mechanical cue is responsible for stimulating the remodeling of the COL fiber network.

<p>Breast cancer is one of the most commonly diagnosed cancers in women, with 1 in 8 women diagnosed during her lifetime. Distant metastatic breast cancer accounts for a majority of deaths in breast cancer patients. Changes in both the architecture and the biochemical composition of the extracellular matrix (ECM) occur during metastatic dissemination at both the primary tumor and the early metastatic niche. These changes play a significant role in the cell fate, and can alter proliferation, migration, and quiescence of cancer cells. This study utilizes tandem mass spectrometry to study ECM protein changes, specifically in the lungs, using an immune competent murine model of metastatic breast cancer. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry was used to identify and quantify key ECM proteins in the primary tumors, lungs, and metastatic tumors during cancer progression. Fibronectin (FN) was upregulated in the primary tumor, suggestive of a more invasive mesenchymal-like cell. However, FN was decreased in abundance in metastatic tumors, which is favorable for a more epithelial phenotype, prompting tumor growth. The diseased lungs appear to have highly collagenous proteins, suggesting an increased stiffness in the matrix. This increase in stiffness would reduce physiologically induced strains, and potentially facilitate growth of metastatic lesions in the lungs. Characterization of the changes in the ECM during cancer progression will aid in development of future therapies as well as guide the design of relevant <i>in vitro</i> models, ultimately enhancing the knowledge of this phenomenon.</p>

<p>The recent FDA regulatory clearance for the 7 tesla Magnetic Resonance Imaging (MRI) system has led to increased interest in clinical ultra-high field (UHF) applications. However, to robustly achieve the expected increase in signal-to-noise ratio (SNR) at UHF, the radiofrequency (RF) challenges need to be met, namely, problems with higher RF power, worse <i>B₁⁺</i> inhomogeneity (signal voids) and increased tissue dielectric properties at higher frequency, all of which usually results in increased specific absorption rate (SAR). The parallel transmission (pTx) techniques are generally accepted as a realistic solution, providing improvement in the <i>B₁⁺</i> homogeneity with good RF efficiency while reducing peak local SAR. We designed a hybrid circuit-spatial domain optimization to accelerate the design of a double row pTx head coil. The method predicted consistent coil scattering parameters, component values and <i>B₁⁺</i> field. RF shimming of the calculated field maps matched in vivo performance. To further increase the <i>B₁⁺</i> homogeneity in tissue, we added high dielectric material (HPM) pads near the coil, as the displacement currents in the HPM induced secondary <i>B₁⁺</i> in tissue. This raises a RF safety question of how to monitor millions of local SAR (complex valued Q-matrix) in the tissue voxels, for any weightings (forward voltages) applied to the pTx system. We implemented VOPs based on singular value decomposition to compress the Q-matrices with a compression ratio >100, effectively monitoring the maximum peak local SAR values at given weighting amplitudes.</p>