Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-07-19T14:03:24Z No. of bitstreams: 1 Paulo Roberto Soares de Goes Filho.pdf: 2065876 bytes, checksum: 66621844e9066623229e05142e75fead (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-19T14:03:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Roberto Soares de Goes Filho.pdf: 2065876 bytes, checksum: 66621844e9066623229e05142e75fead (MD5) Previous issue date: 2016-03-11 / The objective of this work the production and biomechanical evaluation of structural orthopedic implants for fracture fixation in bioresorbable polymer, poly (lactide L) (PLLA) using a printing technique 3D deposition of layers of polymer melt for further experimental application in femur rabbit. For the production of implants, i.e. orthopedic plates curved section and locking screws it was taken as base femurs anatomy rabbits slaughtered for consumption which have had their dimensions and measured shapes as a reference for computer aided design (CAD) in specific program. The project was suitable for a three-dimensional modeling program controller of a printer in 3 dimensions printed, by deposition of layers, plates and orthopedic screws. The models were subjected to mechanical strength tests, three models of plates 4 and 6 holes with locking screw, and a plate anatomically optimized addition of a suitable screw type blocked plates. In the bending strength test with 4 points of support for 6 holes plate obtained values of 748 ± 62 N while the blocked plate 4 holes obtained values of 374 ± 42 N. The screw was subjected to peel strength testing in a polyurethane foam which simulates the cortical bone, the average value was 33 ± 6 N. the optimized anatomically plate obtained in the bending test after 662 ± 220N and irradiated with 40 kGy 193 ± 20N. From the point of view of mechanical resistance to bending test work showed the viability of producing structural orthopedic implants for fracture receiving little mechanical load although necessary in vivo tests that prove the effectiveness of the production technique and the material used. / Objetivou-se com este trabalho a produção e avaliação biomecânica de implantes ortopédicos estruturais para fixação de fraturas em polímero biorreabsorvível, o poli ( L- ácido lático) (PLLA) usando a técnica de impressão 3D por deposição de camadas de polímero fundido, para posterior aplicação experimental em fêmur de coelho. Para a produção dos implantes, isto é, placas ortopédicas de secção curva e parafusos bloqueados, foi tomada como base a anatomia de fêmures de coelhos abatidos para consumo que tiveram suas dimensões e formas aferidas como referência para um desenho assistido por computador em programa específico (CAD). O projeto foi adequado para um programa de modelagem tridimensional controlador de uma impressora em 3 dimensões que imprimiu, pela deposição de camadas, as placas e parafusos ortopédicos. Os modelos obtidos foram submetidos a testes mecânicos de resistência, sendo três modelos de placas, de 4 e 6 furos, com bloqueio de parafuso, e uma placa otimizada anatomicamente além de um modelo de parafuso adequado as placas bloqueadas. Em ensaio de resistência a flexão com 4 pontos de apoio a placa de 6 furos obteve valores de 748±62 N enquanto a placa bloqueada de 4 furos obteve valores de 374±29 N. O parafuso foi submetido a teste de força de arrancamento em uma espuma de poliuretano que simula osso cortical, o valor médio obtido foi de 33±6 N. A placa otimizada anatomicamente obteve no ensaio de flexão 662±220N e após irradiada com 40 KGy 193±20N. Do ponto de vista da resistência mecânica ao ensaio de flexão o trabalho mostrou a viabilidade de produzir implantes ortopédicos estruturais para fraturas que recebam pouca carga mecânica embora sejam necessários ensaios in vivo que comprovem a eficácia da técnica de produção e do material usado.

Orientadora: Prof.ª Dr.ª Léia Bernardi Bagesteiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015. / A osteotomia proximal da tibia (OPT) com cunha medial aberta e uma intervencao cirurgica utilizada para o tratamento de osteoartrite no condilo medial. Basicamente consiste na realizacao de um corte parcial da tibia e na abertura em formato de cunha em um angulo pre-determinado. Apos a abertura e necessaria a fixacao de um implante ortopedico. Os dispositivos ortopedicos utilizados para estabilizar a fratura devem suportar as cargas biomecanicas e gerar um ambiente mecanico capaz de permitir a consolidacao ossea. O objetivo deste estudo e analisar as tensoes de um novo implante (NPO) para osteotomia, previamente projetado pelo autor e colaboradores, bem como os deslocamentos relativos da cunha apos a aplicacao de cargas estaticas, atraves do metodo dos elementos finitos. Baseados em imagens medicas geradas a partir de tomografias computadorizadas, tres modelos distintos de elementos finitos da tibia com abertura em cunha foram simulados e fixados com: (1) uma nova placa para osteotomia (NPO), (2) uma placa gTh reta (PTR) e (3) uma placa gTh curva (PTC). Em cada avaliacao foram consideradas duas condicoes de carga em pos-operatorio: (1) primeira semana e (2) sexta semana. A tensao maxima observada na NPO (362,62 MPa) foi 57,08% maior que a PTR (230,85 MPa) e 23,47% (293,70 MPa) maior que a PTC. O deslocamento da configuracao NPO (1,37 mm) foi similar a tibia intacta e a PTC e a PTR, que apresentaram deslocamentos do tecido osseo de 1,35 mm e 1,30 mm, respectivamente. Para o caso da primeira semana do pos-operatorio a NPO apresentou movimento relativo interfragmentar (MRI) axial minimo e maximo de 169,58 ¿Êm e 218,14 ¿Êm, respectivamente. E MRI cisalhante minimo e maximo de 1,21 ¿Êm e 0,96 ¿Êm, respectivamente. Estes valores foram inferiores e superiores a 0,2 mm. Segundo PLECKO et al. (2013) valores acima de 0,2 mm aumentam a proliferacao de calo ossificado. No caso da sexta semana o MRI axial minimo da cunha foi de 165,20 ¿Êm e o maximo de 284,01 ¿Êm. Enquanto que o MRI cisalhante minimo foi de 47,52 ¿Êm e o maximo de 50,82 ¿Êm. A PTR apresentou valores de MRI axial entre 153,39 ¿Êm e 233,68 ¿Êm na primeira semana e 136,92 ¿Êm e 314,47 ¿Êm na sexta semana. E MRI de cisalhamento entre 1,12 ¿Êm e 1,95 ¿Êm na primeira semana e 87,49 ¿Êm e 92,89 ¿Êm na sexta semana. A PTC apresentou valores de MRI axial entre 158,92 ¿Êm e 233,70 ¿Êm (primeira semana) e 154,33 ¿Êm e 310,31 ¿Êm (sexta semana). E MRI cisalhante entre 0,94 ¿Êm e 1,66 ¿Êm (primeira semana) e 77,67 ¿Êm e 78,40 ¿Êm (sexta semana). Portanto, a analise valida a utilizacao do novo implante para osteotomia proximal da tibia e sugere a reducao de material nas regioes de baixa tensao equivalente de von Mises. Todos os implantes apresentaram valores de tensoes menores que o limite de escoamento da liga de titanio (Ti-6Al-4V) e permitiram o deslocamento da tibia com osteotomia proximo ao deslocamento da tibia intacta. A cunha apresentou regioes de micromovimento e microdeformacao que permitem a cicatrizacao ossea em ambas condicoes de carga. / IOpen wedge high tibial osteomy is a surgical intervention used to treat medial compartment osteoarthritis. The technique consists of tibial partial cut and an opening wedge with a pre-defined angle. Once opened, the orthopedic implant¿s fixation is required. The orthopedic devices used to stabilize the fracture should support the biomechanical loads and create an optimal mechanical environment to allow the fracture healing. The aim of this study is to analyze the stress level and displacements for the new implant of the osteotomy wedge under static loads using the finite element method. Using CT-based images, three tibia¿s distinct finite element models with open wedge were simulated and fixed: (1) the new implant osteotomy, (2) a straight T plate (STP) and (3) a curved T plate (CTP). On each evaluation two load conditions were considered: (1) the first week post-operative and (2) the sixth week post-operative. The maximum stress observed for the new implant (362.62MPa) was 57.08% higher than STP (230.85MPa) and 23.47% higher than CTP (293.70MPa). The highest displacement of the bone tissue was showed by the new implant (1.37mm), follow by STP (1.35mm) and CTP (1.30mm). For the first week condition, the wedge with the new implant showed minimum and maximum axial interfragmentary relative micromotion (IRM) of 169.58ìm and 218.14ìm. And shear IRM minimum and maximum of 1.21ìm e 0.96ìm, respectively. These values were inferior and superior to 0.2 mm. According to PLECKO et al. (2013), values larger than 0.2 mm increases the proliferation of callus ossified. For the sixth week, the minimum and maximum axial IRM were 165.20ìm and 284.01ìm. And shear IRM minimum and maximum of 47.52ìm and 50.82ìm, respectively. The STP showed IRM between 153.39ìm and 233.68ìm in the first week, and 136.92ìm and 314.47ìm for the sixth week. And shear IRM between 1.12ìm e 1.95ìm in the first week and 87.49ìm and 92.89ìm in the sixth week. The CTP showed IRM between 158.92ìm and 233.70ìm (first week), and 154.33ìm and 310.31ìm (sixth week). And shear IRM between 0.94ìm e 1.66ìm (first week) and 77.67ìm and 78.40ìm in the sixth week. Therefore, the analysis validates the use of the new implant for proximal tibial osteotomy and suggests the material's reduce in the regions with lower von Mises equivalent stress. All implants showed stress levels lower than the yield strength of the titanium alloy (Ti-6Al-4V) and the displacement of the fractured tibia was similar to the intact tibia. The wedge showed regions of micromotion (mm) and strain (%) that allowed the fracture healing in both loads conditions.