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.

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.

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.

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 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.

Although the effects of diabetes on bone mineral content has been studied, little is known about the structural alterations in collagen, maturation of apatite crystals and carbonate content in diabetic bone. The first part of this study aimed to investigate the mineral and organic properties of cortical, trabecular and growth plate regions of rat femur tissues in type I diabetes using FTIR microspectroscopy and Vickers microhardness test. A decrease in mineral content (degree of mineralization), decrease in microhardness, increase in carbonate content, increase in size and maturation of hydroxyapetite crystals, which are the implications of increased osteoporosis, were observed in diabetic bone. In addition, a decreased carbonate substitution into bone apatite and an increase in labile type carbonate was observed in diabetic bone. There was a decrease in the level of crosslinking of collagen in cortical and trabecular regions of diabetic femurs, implying a decrease in bone collagen quality that may contribute to bone fragility. Recent evidence implies that intramyocellular lipid accumulation is directly correlated with insulin resistance, a key parameter in the generation of obesity. The second part of this study is mainly focused on the determination of the structural and compositional characterization of macromolecules of longissimus dorsi and quadriceps muscles of Berlin fat mouse inbred (BFMI) lines using ATR-FTIR spectroscopy and FTIR microspectroscopic imaging, together with the quantification of fiber specific distribution of lipids in these muscles by the use of confocal microscopy. The study groups included 10 weeks old standard breeding diet fed (juvenile) and 20 weeks old high fat diet fed control and BFMI lines. The results revealed the loss of unsaturation in lipids, increased triglyceride content, increased amount of lipids having shorter chain length, increased lipid peroxidation and fiber specific accumulation of lipids in type IIa and intermediate fibers in skeletal muscles of both 10 weeks old and 20 weeks old BFMI lines, emphasizing their obese phenotype. However, the alterations were more prominent in skeletal muscles of 20 weeks old high fat diet fed BFMI lines, displaying a more severe obesity phenotype. The results of the characterization revealed that BFMI860 and BFMI861 lines are convenient models for the study of spontaneous obesity and studies to enlighten the genetic basis of obesity.

Στην ιστοτεχνολογία (tissue engineering – TE), η ικανότητα των ικριωμάτων (scaffolds) να διατηρούν συμβατή μηχανική και βιολογική συμπεριφορά με τους περιβάλλοντες ιστούς και όργανα, αλλά και να διευκολύνουν την προσκόλληση κυττάρων του ξενιστή στην επιφάνεια και την τρισδιάστατη δομή τους κρίνεται ως υψίστης σημασίας για την επιθυμητή εκδήλωση αναγεννητικής αντίδρασης των κυττάρων in vivo. Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η δημιουργία και ο χαρακτηρισμός ακυτταροποιημένης εξωκυττάριας μήτρας από μαλακούς ιστούς ζωικής προέλευσης, με στόχο τη δημιουργία ικριώματος με επιθυμητές μηχανικές και βιολογικές ιδιότητες για εφαρμογές στην ιστοτεχνολογία. Στην εργασία αυτή επιλέχθηκε ως υλικό της μελέτης ο βόειος περικαρδιακός ιστός, λόγω της ευρείας πολύχρονης χρήσης του ως βιοϋλικό σε μοσχεύματα. Εφαρμόστηκαν δύο διαφορετικά πρωτόκολλα για την ακυτταροποίηση του ιστού, χρησιμοποιώντας στο πρώτο Triton Χ-100, SDS και deoxycholic acid (12 ώρες, 4°C - Triton) και στο δεύτερο Trypsin/EDTA με RNAse/DNAse (48 ώρες, 37°C – Trypsin). Η ιστολογική εξέταση επιβεβαίωσε την ολική αφαίρεση των κυττάρων. Τα αποτελέσματα των εμβιομηχανικών δοκιμών δεν έδειξαν στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων των μη κατεργασμένων ιστών και των ακυτταροποιημένων περικαρδιακών ιστών με Triton στην οριζόντια και κάθετη διεύθυνση προς τον οβελιαίο άξονα της καρδιάς σε αντίθεση με τη μείωση του χαμηλού μέτρου ελαστικότητας (φάση ελαστίνης) και του υψηλού μέτρου ελαστικότητας (φάση κολλαγόνου) μετά την κατεργασία των υλικών με Trypsin, και στις δύο κατευθύνσεις. Η βιοχημική ανάλυση επαλήθευσε την άμεση σχέση μεταξύ των μηχανικών βισκοελαστικών ιδιοτήτων των μαλακών ιστών με τα συστατικά (GAGs και κολλαγόνο) του ιστού και την εσωτερική διαμόρφωση τους. Τα αποτελέσματα των μη επεξεργασμένων και των επεξεργασμένων ιστών με τα παραπάνω διαλύματα, έδειξαν ότι το διάλυμα του Triton προκαλεί ήπια κατεργασία, με ελαχιστοποίηση των δομικών μεταβολών της εξωκυττάριας μήτρας, όπως η σταθερή σύσταση των γλυκοζαμινογλυκανών (GAGs) και η περιεκτικότητα των ιστών σε κολλαγόνο. Αυτό δεν επιτεύχθηκε με την χρήση διαλύματος Trypsin, όπου παρατηρήθηκε σημαντική μείωση των GAGs, τόσο στη συγκέντρωση της θειϊκής χονδροϊτίνης / δερματάνης όσο και στο υαλουρονικό. Για την αξιολόγηση της κυτταροσυμβατότητας αορτικά βόεια ενδοθηλιακά κύτταρα καλλιεργήθηκαν στα ακυτταροποιημένα υλικά. Η επιθηλιοποίησή τους επετεύχθη από 24 ώρες μέχρι και 4 μέρες. Προσδιορίστηκε επίσης η δύναμη προσκόλλησης των κυττάρων μετά από 4 μέρες καλλιέργειας στους ακυτταροποιημένους περικαρδιακούς ιστούς με την εφαρμογή διατμητικών τάσεων μέσω ροϊκού πεδίου, με χρήση κατάλληλης μηχανής περιστροφής των δειγμάτων σε ακινητοποιημένο υγρό. Τα αποτελέσματα έδειξαν εξάπλωση και πολλαπλασιασμό των κυττάρων στην επιφάνεια των βιοϋλικών, ενώ παρατηρήθηκε καλή συγκέντρωση κυττάρων (> 60%) στην κλίμακα των φυσιολογικών διατμητικών τάσεων. Συμπερασματικά, η ακυτταροποίηση του βόειου περικαρδιακού ιστού για μεγάλη χρονική διάρκεια στους 37°C (Trypsin) φάνηκε να μεταβάλλει την εμβιομηχανική συμπεριφορά και τη δομική ακεραιότητα του ιστού, η οποία, αντίθετα, διατηρείται σε φυσιολογική κατάσταση μετά από κατεργασία σε χαμηλή θερμοκρασία και σε σύντομο χρόνο (Triton). Επιπλέον, και τα δύο πρωτόκολλα είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία βιοϋλικού συμβατού με τα ενδοθηλιακά κύτταρα κατά την επαφή τους με την επιφάνειά τους. / In TE scaffolding, the ability of scaffolds to preserve proper mechanical and biological function and compatibility with the surrounding tissues and organs, as well to enhance host cells to adhere with scaffold material in their surface and 3D structure is of paramount importance for potential regenerative cell response in vivo. The aim of the present thesis is to produce and characterise a decellularized extracellular matrix derived from animal soft tissues, scoping to a scaffold capable of exhibiting the mechanical and biological properties desired for tissue engineering (TE) applications. For this work bovine pericardial tissue was selected, due to its broad use as a biomaterial in different implant technologies for decades. Two different protocols for the decellularization of bovine pericardial tissue were developed incorporating Triton® X–100, SDS and deoxycholic acid (12 h, 4°C) in solution 1 (Triton) and trypsin/EDTA with RNAse/DNase at 37°C for 48 h in solution 2 (Trypsin). Histological analysis confirmed total absence of cells after both treatments. The results of the biomechanical tests showed no mechanical differences demonstrated between the fresh and decellularized pericardial tissues by Triton solution in both, apex to base and transverse anatomical directions, contrary to a significant decrease of the low elastic modulus (elastin phase) and high elastic modulus (collagen phase) demonstrated after trypsin solution treatment in both directions. Biochemical analysis verified the direct relationship between mechanical viscoelastic properties of soft tissues with the constituent tissue components (GAGs and collagen content) and their internal arrangement. The comparison of the results from untreated and that from treated tissues suggested that the Triton decellularization method seemed to be a very mild treatment, as the glycozaminoglycans (GAGs) composition remained constant, as well as the collagen content. This was not achieved with the decellularization using Trypsin, where a significant reduction of GAGs, both chondroitin/dermatan sulphate and hyaluronan, was found. Aortic bovine endothelial cell seeding was used for estimation of its biomaterials’ cytocompatibility. Endothelialization achieved after 24hrs to 4 days periods. The adhesion strength of cells, cultured for 4 days on decellularized bovine pericardial tissues, was also determined. By applying a radially increasing shear stress field on rotating material samples within a stationary fluid mesh using a spinning disc device, we determined the shear stress necessary to detach the cells from the sfafolds’ surface. Fine cell spreading and proliferation on biomaterials’ surface and good surface cell density (>60%) at physiological shear stress scale were observed and measured. In conclusion, decellularization of bovine pericardial tissues under long time duration in 37°C (Trypsin) seems to alter its biomechanical behaviour and structural integrity, which, in contrast, was retained under low temperature short duration treatment (Triton). Additionally, both protocols resulted in a cytocompatible biomaterial, regarding its surface interactions with endothelial cells.

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.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2948.pdf: 23947670 bytes, checksum: 9a003bcb76beeab320966ed23e79f8b6 (MD5) Previous issue date: 2010-04-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / The aim of this study was to evaluate the effects of vertical jump associated with anabolic androgenic steroids (AAS) on the biochemical, biomechanical and morphological properties, and the expression of the main genes responsible for remodeling in the calcaneal tendon (CT), superficial flexor tendon (TFS) and deep flexor tendon (TFP) in rats Animals were divided into four experimental groups: Sedentary (S), Trained (T) (vertical jump, 50 80% body weight load, 7 weeks, 5 days/week), AAS-treated sedentary rats (AAS) (5 mg/kg of body mass, twice a week).), and AAS-treated and trained animals (AAST). The techniques performed were: zymography (to analyze the metalopeptidase activity - MMP-2); biomechanical test (cross-sectional area, displacement at maximum load, maximum stress, maximum strain, and elastic modulus); morphology and real time PCR. The training promoted an increased in MMP-2 activity in the three regions of TFS, while the AAS treatment or the combination of training and AAS decreased both MMP-2 concentration and active form in all regions of the SFT. The biomechanical test showed that AAS increased tendon rigidity (i.e., lower elasticity and capacity to resist load) and the effects were enhanced by the combination of AAS and training. The DFT was the most affected by training, AAS, and the interaction of both. Take together the morphology and stereology showed that training increases the vascularity and cellularity, while the AAS combined with training reduced these two parameters in the three evaluated tendons. Gene expression showed that training did not increase the main genes expression responsible for tissue resistance: collagen type I and III, but the AAS or the association with training promoted a downregulation of expression in these genes on all tendons regions. In conclusion, the exercise increased remodeling and differently modulates the genes expression related to ECM remodeling in tendon. The AAS administration and combination with exercise induce negative effects, providing a poor remodeling and increasing risk of tendons injury. / O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do salto vertical em associação com esteróide anabólico androgênico (EAA) nas propriedades bioquímicas, biomecânicas, morfológicas e a expressão dos principais genes responsáveis pelo remodelamento do tendão calcâneo (TC), tendão flexor superficial (TFS) e tendão flexor profundo (TFP) de ratos. Ratos Wistar foram divididos em quatro grupos experimentais: animais sedentários (S); animais sedentários com a administração de EAA (EAA) (5 mg/kg de peso corporal, duas vezes por semana); animais treinados (T) (salto vertical na água com carga de 50 a 80% do peso corporal do animal, duração de 7 semanas 5 dias/semana) e animais treinados com a administração de EAA (EAAT). Foram utilizadas as técnicas: de zimografia (para analisar a atividade da metalopeptidase - MMP-2); teste biomecânico (área de secção transversa, deslocamento até a carga máxima, tensão máxima, deformação máxima, e módulo de elasticidade); morfologia dos tendões e real time PCR. A zimografia mostrou que o treinamento aumentou a atividade da MMP-2 em todas as regiões do TFS enquanto o EAA ou associação de ambos reduziu a atividade da mesma em todas as regiões analisadas. O teste biomecânico mostrou que o EAA aumentou a rigidez dos tendões (baixa elasticidade e capacidade de resistir carga), e os efeitos foram reforçados pela associação de ambos, EAA e treino. O TFP foi o mais afetado pelo treinamento, EAA, e pela interação de ambos. A morfologia juntamente com a estereologia mostrou que o treinamento aumenta a vascularização e celularidade, enquanto o EAA associado ao treinamento reduz esses dois parâmetros nos 3 tendões avaliados. A expressão gênica mostrou que o treinamento não aumentou a expressão dos principais genes responsáveis pela resistência tecidual: colágeno tipo I e III, mas o EAA ou a associação com o treinamento promoveram uma redução na expressão desses genes em todas as regiões dos tendões. Assim, conclui-se que o exercício aumentou o remodelamento e modulou diferentemente a expressão de genes relacionados com o remodelamento da MEC no tendão. Já a administração de EAA e associação com o exercício acarretaram efeitos negativos no tendão, propiciando um remodelamento deficiente que pode estar relacionado com a ocorrência de lesões.

Three-dimensional (3D) printing has become broadly available and can be utilized to customize clamping mechanisms in biomechanical experiments. This report will describe our experience using 3D printed clamps to mount soft tissues from different anatomical regions. The feasibility and potential limitations of the technology will be discussed. Tissues were sourced in a fresh condition, including human skin, ligaments and tendons. Standardized clamps and fixtures were 3D printed and used to mount specimens. In quasi-static tensile tests combined with digital image correlation and fatigue trials we characterized the applicability of the clamping technique. Scanning electron microscopy was utilized to evaluate the specimens to assess the integrity of the extracellular matrix following the mechanical tests. 3D printed clamps showed no signs of clamping-related failure during the quasi-static tests, and intact extracellular matrix was found in the clamping area, at the transition clamping area and the central area from where the strain data was obtained. In the fatigue tests, material slippage was low, allowing for cyclic tests beyond 105 cycles. Comparison to other clamping techniques yields that 3D printed clamps ease and expedite specimen handling, are highly adaptable to specimen geometries and ideal for high-standardization and high-throughput experiments in soft tissue biomechanics.