Orientador: Araildo Lima da Silva / Banca: Tamotsu Hirata / Banca: Luis Alberto Batista / Resumo: Os conseqüentes avanços na medicina esportiva incluem a busca por novos métodos tecnológicos que viabilizam uma melhor e mais eficaz avaliação muscular e articular no corpo humano. Associados a isso, a grande ocorrência de lesões de membros inferiores em especial aquelas da articulação do joelho, faz com que a procura por novos métodos de avaliação seja incentivada. Um recurso valioso consiste num método auxiliar de avaliação das lesões esportivas onde o exame deverá ser realizado através da aplicação de uma resistência constante. Na prática esportiva, há por um lado a importância da proporção do equilíbrio muscular agonista/antagonista, ou seja, do equilíbrio flexor/extensor representado, respectivamente, pelos isquiotibiais/quadríceps da coxa. De outro, a comparação dos valores absolutos da função muscular dos membros inferiores, quer seja para o quadríceps, ou para os isquiotibiais. Resultados alterados podem estar relacionados às lesões esportivas ou suas seqüelas. De interesse para o atleta e para a equipe multidisciplinar é poder dispor de um método de avaliação funcional muscular objetivo e seguro, que forneça dados confiáveis e reprodutíveis. Neste contexto um estudo foi desenvolvido objetivando-se a avaliação dos valores de torque bidirecional (flexão-extensão), potência, tempo e trabalho muscular do joelho quando submetido a uma resistência constante. Para tanto um dispositivo capaz de avaliar esses parâmetros foi desenvolvido no laboratório de biomecânica do Departamento de Mecânica da Unesp de Guaratinguetá, para gerar dados que caracterizem o estado físico e o desempenho dos indivíduos avaliados. Foram utilizados no estudo 19 voluntários do sexo masculino com idade entre 20-30 anos sem histórico de lesão na articulação do joelho, que foram submetidos a exercícios de flexão e extensão com amplitude de movimentos de 90 a 180° durante 40 segundos. / Abstract: The consequent advances in sports medicine include the search for new technological methods that permit a more efficient evaluation of the musculature and joints of the human body. The search for new methods of evaluation has been stimulated by the increased occurrence of injuries to inferior members and in particular knee articulation. A valuable approach consists of an auxiliary method of evaluation of sportive injuries. This examination is carried out through the application of a constant resistance. In sports practice, the agonist / antagonist muscle balance, that is, the flexor/extensor balance represented, respectively, by the hamstring muscle/quadriceps femuris, plays an important role. On the other hand, the comparison between the absolute values of the inferior members is also relevant. Changed results usually relate to sports lesions or their sequels. The development of an objective and safe method to evaluate muscular functionality will provide for reliable and reproducible results of the utmost importance to athletes and multidisciplinary teams. Therefore, a study was carried out proposing to evaluate values of bi-directional torque (flexion-extension), power, time and muscular effort of the knee when submitted to a constant resistance. To accomplish this, a device capable of evaluating these parameters was developed in the biomechanics laboratory of the Department of Mechanics at UNESP - Guaratinguetá. This device generated data that characterized the physical state and performance of the evaluated individuals. The apparatus was used in the study of 19 male volunteers, 20 - 30 years old without pathological history of joint injuries. These volunteers performed flexion and extension exercises during 40 seconds, with an amplitude of movements from 90 to 180°. From these results, a minimum performance standard was determined that characterized good performance among individuals evaluated by the system. / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, 2008. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2009-09-23T17:27:21Z No. of bitstreams: 1 2008_MarciodePeOliveira.pdf: 2613559 bytes, checksum: ed1228c3327b7b4501e2a5d70619bdda (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-13T17:52:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_MarciodePeOliveira.pdf: 2613559 bytes, checksum: ed1228c3327b7b4501e2a5d70619bdda (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-13T17:52:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_MarciodePeOliveira.pdf: 2613559 bytes, checksum: ed1228c3327b7b4501e2a5d70619bdda (MD5) Previous issue date: 2008 / Embora as técnicas convencionais de cirurgia de reconstrução do LCA e os princípios que norteiam a reabilitação já tenham sido estabelecidos, o surgimento de alternativas que proporcionam uma recuperação mais precoce e segura dos pacientes ainda é observado. O advento da utilização primária do enxerto do ligamento patelar contralateral, onde a reabilitação é realizada no pré-operatório e imediatamente após a cirurgia, de forma separada para cada joelho, têm se mostrado muito eficiente, proporcionando aos pacientes tal evolução. Porém, estes devem ser avaliados segundo diferentes parâmetros, sendo o desempenho muscular um dos mais importantes, pois a assimetria entre os membros é considerada um fator risco para novas lesões. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o nível de simetria existente entre o desempenho muscular dos membros doador e receptor de pacientes submetidos a esse procedimento, comparar com os achados descritos na literatura para a mesma técnica, bem como para outras técnicas de reconstrução do LCA, verificar se existe correlação entre o tempo de tratamento pré e pós-operatório com os valores obtidos para pico de torque no movimento de extensão e avaliar se os pacientes estariam em condições de retornar à prática desportiva. Foi realizado um estudo transversal não-controlado, onde foram avaliados 22 pacientes, de ambos os gêneros, praticantes de esportes em nível recreacional, ao final do tratamento pós-operatório (5,09 ± 0,92 meses). Para coleta dos dados foi utilizado o dinamômetro Biodex System 3® às velocidades 60°/s, 180°/s e 300°/s. Foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os membros doador e receptor, para os parâmetros de pico de torque, potência média, fadiga ao trabalho e relação isquiotibiais/quadríceps dos indivíduos avaliados. Para trabalho total, não foi encontrada diferença significativa. Os resultados estão de acordo com os achados descritos para o mesmo procedimento, porém não foram encontrados níveis semelhantes de simetria do desempenho muscular entre os membros após a utilização de outras técnicas para reconstrução do LCA, dentro do mesmo tempo de recuperação, independente do programa de reabilitação utilizado. Foi encontrada uma baixa correlação entre o tempo de tratamento pré e pós-operatório com os valores obtidos para pico de torque no movimento de extensão dos membros doador e receptor. Concluiu-se que, apesar de os pacientes apresentarem melhores resultados que quando submetidos a outros procedimentos, ainda não estavam totalmente reabilitados para o retorno às atividades esportivas, devido à existência de fraqueza muscular no quadríceps do membro doador, gerando assimetria significativa. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Although the conventional techniques of ACL reconstruction and the principles that orientate the rehabilitation have already been established, the appearance of alternatives that provide a more fast and insurance recovery of the patients is still observed. The coming of the primary use of the graft from the contralateral knee, where the rehabilitation is accomplished in the preoperative and immediately after the surgery, in separate way for each knee, have shown to be very efficient, providing to the patients such evolution. However, these should be appraised second different parameters, being the muscular strength one of the most important, because the asymmetry among the members is considered a risk factor for new lesions. The present work had for objective to evaluate the level of symmetry existent between the donor and the ACL-reconstructed knees for muscular strength of patients submitted to that surgery procedure, to compare the results with the discoveries described in the literature for the same technique, as well as for other techniques of ACL reconstruction, to verify if correlation exists among the time of treatment pre and postoperative with the values obtained for peak torque in the extension movement and to evaluate if the patients would be in conditions to return to the sport practice. A cross-sectional study was accomplished, where they were appraised 22 patients, of both gender, recreacional athletes, at the end of the postoperative treatment (5,09 ± 0,92 months). For data collection, we used a Biodex System 3® dynamometer at the speeds 60°/s, 180°/s and 300°/s. They were found significant differences between the members, donor and ACL, for the parameters of peak torque, AVG power, work fatigue and agon/antag ratio. No significant difference was found for total work. The results are in agreement with the discoveries described for the same procedure, however they were not found similar levels of symmetry of the muscular strength among the members after the use of other techniques for reconstruction of LCA, inside of the same time of recovery, independent of the rehabilitation program used. It was found a low correlation among the time of treatment pre and postoperative with the values obtained for peak torque in the extension for both knees. It was ended that, in spite of the patients present better results than when submitted the other procedures, they were not still totally rehabilitated for the return to the sporting activities, due to the existence of muscular weakness in the member donor's quadriceps, generating significant asymmetry.

Orientador: Fábio Mícolis de Azevedo / Banca: Ruben de Faria Negrão Filho / Banca: Fernando Amancio Aragão / Resumo: A Dor Femoropatelar (DFP) acomete com maior frequência mulheres e é exacerbada ao executar atividades com suporte de peso associada a flexão do joelho, tais como subida de escada. Apesar da etiologia permanecer indefinida, diversos fatores são atribuídos ao desenvolvimento da DFP, dentre os quais destaca-se a diminuição do torque dos músculos do joelho e quadril. Entretanto, os tratamentos que visam o fortalecimento dessa musculatura nem sempre apresentam resultados eficazes a longo prazo. Dessa forma, outros importantes aspectos da função muscular podem estar sendo negligenciados e necessitam ser investigados, tais como a estabilidade do torque e a taxa de desenvolvimento do torque (potência muscular). Diante disso, os objetivos gerais desta dissertação foram investigar a estabilidade do torque, taxa de desenvolvimento do torque e torque máximo dos músculos extensores de joelho e abdutores de quadril em mulheres com DFP, além de determinar a influência do torque muscular do quadril e da cinemática do retropé no padrão de movimento durante atividade funcional de subida de escada. A mensuração das variáveis de torque foi realizada através de dinamômetro isocinético. Já a análise cinemática foi realizada durante subida de escada em um set up experimental composto por 9 câmeras infravermelho para captação de ângulos articulares do quadril e retropé. Observou-se que mulheres com DFP apresentam diminuição da estabilidade do torque, taxa de desenvolvimento do torque e torque máximo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Patellofemoral pain is more likely to affect women. Pain is exacerbated by activities that load the patellofemoral joint during weight bearing on a flexed knee, such as stair ascent. Despite the source of pain remains unclear, multiple factors have been proposed to explain the development of PFP, especially the impairment in knee and hip maximal strength. However, unfavorable recovery has been reported even after treatments focused on quadriceps and hip strengthening. Thus, other aspects of muscular function are possibly being neglected and should be better explored in PFP, such as force steadiness and rate of force development (muscle power). Therefore, the aims of this dissertation were to compare force steadiness, rate of force development and maximal strength of the knee extensors and hip abductors between women with PFP and pain-free controls and to investigate the influence of hip muscle strength and rearfoot kinematics on the movement pattern during stair ascent in women with PFP. Strength parameters were assessed using an isokinetic dynamometer. Kinematic analysis was performed during stair ascent tasks in an experimental set up composed by 9 cameras for acquisition of hip and rearfoot eversion joint angles. Women with PFP presented deficits in force steadiness, rate of force development and maximal strength of knee extensors and hip abductors compared with pain-free controls. Also, hip abductor strength explained significantly the variance of peak hip internal rotati... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331127.pdf: 42534007 bytes, checksum: 497af0fcb28e89fe05811c42ab567085 (MD5) Previous issue date: 2014 / A articulação do joelho humano é submetida a uma elevada demanda no desempenho da sua função biomecânica e lesões são frequentes. A ruptura do ligamento cruzado anterior (LCA) é a lesão mais comum do joelho humano e proporciona importante instabilidade ao joelho, diminuição da habilidade funcional, além da degeneração dos meniscos e da cartilagem articular adjacente. Lesões ligamentares e problemas na cartilagem articular são problemas tratados cirurgicamente com a utilização de enxertos substitutos dos ligamentos, no caso da reconstrução ligamentar, ou utilizando próteses no caso de artrose. Os tratamentos de lesões no joelho envolvem o ato operatório, protocolos de fisioterapia e reeducação do paciente para recuperar as habilidades funcionais. Para a intervenção cirúrgica, cabe ao cirurgião ortopedista planejar a cirurgia de modo a obter melhores resultados no pós-operatório. O planejamento pré operatório é um passo crítico na seleção da técnica cirúrgica e definição de parâmetros a serem empregados na cirurgia de cada paciente e, assim, pode afetar diretamente os resultados da cirurgia. Para obter um planejamento pré-operatório adequado, o médico ortopedista precisa conhecer exatamente o problema a resolver, as possíveis soluções cirúrgicas e as consequências esperadas para cada solução. Na presente tese é proposta uma metodologia para a modelagem mecânica computacional do joelho com base na teoria de mecanismos, método de Davies e otimização, com a finalidade apoiar ao planejamento pré-operatório, auxiliando ao cirurgião ortopedista na decisão médica com informações objetivas simuladas pelo modelo. A metodologia proposta apresenta contribuições inéditas e vantagens em relação às atuais técnicas de modelagem do joelho humano, baseadas em teoria de mecanismos, tais como: a abordagem sequencial da modelagem mecânica preliminar, a realização completa do movimento, o uso de álgebra de quatérnions, a otimização geométrica por Evolução Diferencial, a aplicação do método de Davies, o cálculo da força in situ no LCA e a facilidade para interpretação de resultados de força quando aplicadas variações nas cargas externas e nas posições de ligamentos ou enxertos. A metodologia proposta tem aplicação na estimação de forças internas do joelho, na reconstrução de superfícies articulares, no projeto de próteses e síntese de órteses, apresentando ênfase no projeto de reconstrução de ligamentos.<br> / Abstract: The human knee joint is subjected to a high demand when performing its biomechanical function and is a place where injuries are frequent. Rupture of the anterior cruciate ligament (ACL) is the most common injury of the human knee and causes great instability, decreased functional ability as well as degeneration of the menisci and adjacent articular cartilage. Cartilage problems and ligament injuries are treated surgically using grafts in replacement of the ligaments, in case of ligament reconstruction, or using prosthesis, in case of arthrosis.The surgical treatment for injuries involves the knee joint surgery, physiotherapy and rehabilitation procedures to restore the patient's functional abilities of the knee. For the surgery, the orthopedic surgeon must plan the surgery in order to obtain better results postoperatively. The preoperative planning is a critical step in selecting the surgical technique and definition of parameters to be used in surgery for each patient and thus can directly affect the results of surgery. For an appropriate preoperative planning, the orthopedic surgeon needs to know the exact problem to be solved, possible surgical solutions and the expected consequences for each solution. This thesis propose a methodology for computational mechanical modeling of the knee based on the theory of mechanisms, the Davies method and optimization, in order to assist the preoperative planning and provide to the orthopedic surgeon objective information simulated by model that assist in medical decision making. The proposed methodology presents novel contributions and advantages regarding current techniques for modeling the human knee, based on mechanisms theory, such as: the systematic approach of the preliminary modeling, the achievement of the complete movement of the knee, the use of quaternion algebra, the geometrical optimization by Differential Evolution, the application of the Davies' method, the calculation of the in situ force in the ACL and the easiness to interpretation of results when applied changes in external loads and positions of ligaments or grafts. The proposed methodology is applicable for the estimation of internal forces of the knee, reconstruction of articular surfaces, prosthetic design and knee brace synthesis, with an emphasis on ligament reconstruction.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:57:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331663.pdf: 14347462 bytes, checksum: 2821868a775b30b34c0063f9f24fdbe4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Desde a primeira artroplastia do joelho bem sucedida, em 1861, vários estudos vêm ajudando engenheiros e ortopedistas na melhoria das técnicas cirúrgicas e no projeto de instrumentos e implantes. Neste contexto, este trabalho vem contribuir com o desenvolvimento de um método que oriente a construção e o alinhamento de um modelo computacional (ossos-próteses) para estudos comparativos da articulação do joelho após uma cirurgia de Artroplastia Total do Joelho (ATJ). O método, quando aplicado na construção do modelo, atende às necessidades de cirurgiões e engenheiros ao fornecer uma ferramenta capaz de simular, mensurar e avaliar precisamente (quando comparada aos métodos experimentais) parâmetros biomecânicos e, assim, facilitar o desenvolvimento das técnicas cirúrgicas e do projeto de próteses de ATJ. O trabalho engloba todos os tecidos ósseos que compõem os membros inferiores e os tecidos moles mais atuantes na articulação patelofemoral: o ligamento patelar, o tendão patelar e o músculo quadríceps, bem como os componentes protéticos de ATJ. Além do método para a construção e o alinhamento da montagem ossos-próteses parametrizada, de acordo com um procolo cirúrgico de ATJ, o trabalho aborda, em paralelo ao método, a modelagem paramétrica do conjunto de implantes do tipo Movimento Guiado. Como forma de demonstrar algumas aplicações do método desenvolvido, foram realizados dois estudos de caso. O primeiro estudo compara o posicionamento do componente femoral com relação ao fêmur após dois protocolos cirúrgicos diferentes de ATJ. O segundo, já utilizando o modelo de corpos rígidos, faz avaliação estática das forças do contato patelofemoral em seis ângulos diferentes de flexão, reproduzindo um agachamento.<br> / Abstract : Since the pioneering knee arthroplasty has proven to be successful in 1861, a number of studies have been helping engineers and orthopaedists in order to improve surgical techniques and the design of devices and prosthesis. This paper aims to contribute to the development of a method which will guide the construction and alignment of a computational model (bone-prosthesis) targeting a comparative study after a total knee arthroplasty (TKA). This method, once applied in the model construction, is supposed to fulfill the needs of surgeons and engineers providing a tool capable of simulate, measure and evaluate more accurately (when compared to experimental methods) the biomechanical parameters in question, facilitating the development of surgical techniques, as well as the design of TKA prostheses. The applied method encompasses not only all lower limbs bone tissues, but also the patellofemoral joint soft tissues: patellar ligament, patellar tendon and quadriceps muscle, along with guide motion TKA prostheses components. Besides the method of parametric construction and alignment of bone-prosthesis assembly, in accordance with a TKA surgical protocol, this work proposed also, in parallel to the method, a parametric modeling to TKA prosthesis, of guide motion model. As a way to demonstrate some of the applications of the method being developed, two case studies were carried out. The first case compares the position of the femoral component relative to the femur after two different surgical protocols in TKA. The second case uses the rigid body model in order to evaluate statically the patellofemoral contact force considering six different flexion angles, replicating the movement of squatting.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-19T19:13:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189514.pdf: 1436406 bytes, checksum: 6509b77a85dec42f0fa33a7c144be977 (MD5) / No futebol profissional, devido ao alto índice de competição e treinamentos atualmente, existe uma preocupação dos profissionais da área de Saúde com relação à performance e ao desequilíbrio muscular do atleta. A musculatura dos jogadores de futebol é freqüentemente lesada nos esportes que exigem alta velocidade de arrancada, como nos corredores de curtas distâncias, necessitando, portanto, de medidas preventivas. Os ísquiostibiais são altamente exigidos na contração excêntrica, que é, exatamente o mecanismo de lesão desse grupo muscular. Com a avaliação isocinética, pode-se destacar que nas lesões músculo-tendíneas e os desequilíbrios musculares existentes entre agonistas e antagonistas, flexores e extensores da articulação do joelho, especificam um modo de contração excêntrica. Esta pesquisa busca identificar o desequilíbrio existente entre os músculos flexores e extensores do joelho em atletas profissionais de futebol, abordando a elaboração de referencial normativo para a relação de força muscular entre músculos agonista e antagonista responsáveis pela flexo extensão do joelho. Ressalta um novo parâmetro de mensuração, para o equilíbrio destes grupos musculares antagonistas (quadríceps/isquiostibiais). A avaliação isocinética foi realizada com dezenove jogadores de futebol de campo, sendo que dos dezenove atletas avaliados, oito jogadores apresentavam lesões músculo-tendíneas e os outros onze não apresentavam história de lesão muscular, podendo-se, então, dizer que agrupando-se as informações obtidas através dos valores de referência, pôde-se notar que, independentemente da velocidade, o lado direito apresenta uma média de força muscular maior em relação ao segmento esquerdo em atletas não-lesados. Já nos atletas lesados o lado esquerdo apresenta uma média de força muscular maior em relação ao segmento direito em atletas não lesados. Comparando-se os dois grupos, de atletas lesados e não-lesados, observou-se que a média de força muscular obtidas evidenciam diferenças entre os grupos. Os atletas não lesados apresentaram o p valor 0,012 na velocidade Excêntrico 30º/seg e na relação I/Q 30-240º/seg., o p valor 0,040, demonstrando um grau de significância representativo de lesão, caracterizado pela literatura com p valor >0,05.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-18T08:38:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T20:01:00Z : No. of bitstreams: 1 191049.pdf: 4544641 bytes, checksum: f4c20e2740ff46106d085b81f2abd533 (MD5) / Pesquisa que aborda a prevenção das lesões musculares dos isquiostibiais com a utilização da avaliação isocinética ressaltando um novo parâmetro de mensuração, o equilíbrio de grupos musculares antagonistas (quadríceps/ isquiostibias). Através da avaliação isocinética realizada com vinte dois jogadores profissionais de futebol de campo foram monitoradas todas as lesões musculares dos flexores e dos extensores

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-10-19T13:16:40Z No. of bitstreams: 1 2016_FláviadosSantosBarcelos.pdf: 5670695 bytes, checksum: 1dc06a9990c89e2ea78568afa6d6c535 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-11-21T13:37:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FláviadosSantosBarcelos.pdf: 5670695 bytes, checksum: 1dc06a9990c89e2ea78568afa6d6c535 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-21T13:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FláviadosSantosBarcelos.pdf: 5670695 bytes, checksum: 1dc06a9990c89e2ea78568afa6d6c535 (MD5) / A utilização de próteses ortopédicas cresce a cada ano, seja pelo envelhecimento da população ou pelo aumento da prática de atividades físicas. Apesar de existirem normas que regulamentam os materiais e as características das próteses, a inexistência de um órgão fiscalizador permite a distribuição de produtos de baixa qualidade e que não atendem as expectativas dos pacientes. Neste trabalho são apresentadas informações sobre: a articulação do joelho; a história das próteses e da artroplastia; e os materiais utilizados na sua fabricação. Apresenta-se também, a caracterização de três conjuntos de próteses totais de joelho, que falharam precocemente, e se investiga as possíveis causas destas falhas. Os conjuntos foram caracterizados por meio de análises da rugosidade superficial, microscopia Confocal, medidas de densidade, análises térmicas, químicas e metalográficas. Dois conjuntos foram submetidos a ensaios de desgaste utilizando uma máquina que possibilita simular os movimentos da articulação durante a caminhada. Os ensaios tiveram uma duração de 500.000 ciclos e foi usada uma carga de 40 quilogramas. Os resultados de caracterização apontaram a presença de elementos tóxicos nos componentes metálicos (ex. o Tálio), e o uso de dosagens inadequadas de radiação, nos componentes poliméricos, durante sua fabricação. Os ensaios de desgaste confirmaram algumas evidências apontadas na caracterização, como por exemplo: o inadequado posicionamento dos componentes provoca sobrecargas localizadas, e com isso, um desgaste acelerado do componente polimérico; a rugosidade superficial do componente metálico influencia diretamente no dano superficial e no desgaste do componente polimérico; as partículas de desgaste removidas do conjunto, formadas por polímero e metais, ficam aderidas a uma das superfícies de contato, modificando as condições de deslizamento, ou ficam retidas nas adjacências do contato, provocando reações adversas do organismo como inflamação ou necrose localizada. Este trabalho chama a atenção para a necessidade de melhorias nos processos de fabricação de próteses de joelho e recomenda a realização outras pesquisas com biomateriais, para que mais qualidade de vida seja oferecida aos pacientes. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The use of orthopedic implants is increasing every year, because of the population ageing or the increase in sports practice. Despite the Standards that regulate materials and some prostheses characteristics, the absence of a supervisory organization allows distribution of low-quality products that do not meet patients expectations. This dissertation presents information about: the knee joint; the history of prostheses and arthroplasty; and the most used materials for manufacturing. It also presents the characterization of three sets of total knee prostheses witch failed early and it investigates the possible failure of these sets. The sets were characterized by surface roughness analysis, CONFOCAL microscopy, density measurements, thermal, chemical and metallographic analysis. Two sets underwent wear tests using a machine that allows to simulate the joint movements during walking. The tests lasted 500.000 cycles, 40 kilogram loaded. Characterization results showed (e.g. Thallium) presence of toxic material and the use of inadequate radiation dosage in polymeric components, during manufacture. Wear tests confirmed some evidence pointed in characterization, for exemple: inadequade components position causes localized overload, and then, na accelerate polymer wear; surface roughness of metalic components directly affects surface damage and wear of polymeric component; debris, removed from the sets, made of metal and polymer, join one of contact surfaces, changing the sliding condition; or join the contact adjacencies, leading to body adverse reaction, like inflammation and localized necrosis. This dissertation draws attention to the need of improvement in manufacturing knee prostheses processes and endorses the development of other reserches related to biomaterials, so more quality of life can be offered to patients.

Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-10T18:41:17Z No. of bitstreams: 1 2018_CláudiaBatistaSiqueiraLeite.PDF: 5231365 bytes, checksum: f6671cf4fdf2ba9095257300d4182f37 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-14T17:09:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_CláudiaBatistaSiqueiraLeite.PDF: 5231365 bytes, checksum: f6671cf4fdf2ba9095257300d4182f37 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-14T17:09:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_CláudiaBatistaSiqueiraLeite.PDF: 5231365 bytes, checksum: f6671cf4fdf2ba9095257300d4182f37 (MD5) Previous issue date: 2018-07-10 / O tratamento das condropatias, ou lesões de cartilagens, ainda é um grande desafio na reabilitação, principalmente pelas próprias características da cartilagem, que promovem um baixo potencial de regeneração. A degeneração das cartilagens, acompanhada de alterações das estruturas ósseas vizinhas, é conhecida como osteoartrite. Essa afecção trata-se de uma causa frequente de dor, limitação funcional e pode levar à incapacidade, ocasionando considerável perda da qualidade de vida. A alternativa de tratamento com agentes modificadores de estrutura – como os sulfatos de Glucosamina (GS) e a Condroitina (CS) – é comumente prescrita para os pacientes e vem sendo muito pesquisada. Meta-análises apontam que esses fármacos, usados via oral, têm efeitos incertos como modificadores da estrutura articular. O objetivo do estudo foi propor uma nova abordagem terapêutica para a recuperação das lesões condrais e osteocondrais do joelho de humanos. Essa abordagem é formada por aplicação transdérmica (nanoemulsão associada ao ultrassom e oclusão) e exercícios terapêuticos. O delineamento metodológico iniciou-se, primeiramente, com o desenvolvimento e a caracterização da Nanoemulsão de GS e CS, seguidos das análises in vitro do potencial citotóxico, de irritabilidade e de permeação da nanoemulsão. O ensaio clínico, por meio de estudo piloto, foi a fase final do processo metodológico. Uma nanoemulsão transparente, do tipo óleo-em-água (O/A), mostrou estabilidade por 150 dias na temperatura ambiente e a 4ºC. Seus reagentes foram o Cremophor ELP (9%), o Óleo de Rícino (3%), Água Ultrapura (78%), GS (5%) e CS (5%). Seu diâmetro hidrodinâmico de 29,3 nm, potencial zeta de -2,44 mV, índice de polidispersão de 0,11 e pH de 4,23 evidenciaram características desejáveis para realização de análises seguintes. A Cryo-Tem mostrou morfologia esférica e diâmetros menores do que 100 nm. O sistema em estudo não apresentou citotoxicidade in vitro na linhagem NIH-3T3, por um período de 24 horas, utilizando o ensaio MTT. No teste de membrana corioalantóide, tanto a nanoemulsão como seu homólogo em branco apresentaram-se no limite inferior da faixa considerada “moderadamente irritante”. A Análise Elementar (CHN) foi utilizada para quantificação dos fármacos após teste de permeação em célula de difusão. Quando utilizado a Nanoemulsão, houve menor retenção de carbono no estrato córneo, maior retenção de carbono na pele viável e maior dose de carbono foi quantificada no líquido receptor. Esses índices foram significativamente maiores em comparação à formulação controle. O estudo piloto foi de fundamental importância para detectar algumas necessidades de ajustes na metodologia da pesquisa, como a alteração no número de sessões por semana, no tempo total de intervenção, na rotina de aplicação dos instrumentos de avaliação e na forma de avaliação dos dados numéricos. Além disso, o estudo piloto mostrou relevância clínica da proposta terapêutica, mesmo que ainda não tenha sido possível identificar significância estatística no resultado entre os grupos. O Grupo-Nano teve superioridade em 4 dos 5 domínios (grupos de sintomas) avaliados, quando comparado com o Grupo-Controle. Além do mais, o Grupo-Nano mostrou em Ressonância Nuclear Magnética uma recuperação total de lesão de cartilagem patelar. Mediante os fatos expostos, a Nanoemulsão O/A de GS e CS, não tóxica e estável, associada ao ultrassom, à cinesioterapia e à oclusão, foi capaz de melhorar a absorção transdérmica e mostrar uma relevância clínica no alívio dos sintomas e na recuperação da estrutura articular em humanos com lesões condrais do joelho. / The treatment of chondropathy, or lesions in cartilage, is still a major challenge in rehabilitation, principally due to the characteristics of cartilage itself, which promote low regeneration potential. The degeneration of cartilage, accompanied by alterations in the neighboring bone structures, is known as osteoarthritis. This condition is a frequent cause of pain and of functional limitations, and it can lead to incapacity, occasioning a considerable loss in the quality of life. The treatment option with structure-modifying agents, such as sulfates of Glucosamine (GS) and Chondroitin (CS), is commonly prescribed for patients and has been researched frequently. Meta-analyses indicate that these drugs, used via oral, have uncertain effects as articular structure modifiers. The objective of this study was to propose a new therapeutic approach to recovery from chondral and osteochondral lesions in the human knee. This approach consists of transdermal application (nanoemulsion associated with ultrasound and occlusion) and therapeutic exercises. The methodological design started with the development and characterization of the Nanoemulsion of GS and CS, followed by in vitro analyses of cytotoxic potential, irritability and nanoemulsion permeation. The clinical assay, by means of a pilot study, was the final phase of the methodological process. A transparent nanoemulsion, of the oil-in-water type (O/W), showed stability for 150 days at ambient temperature and at 4ºC. Its reagents were Cremophor ELP (9%), and Castor Oil (3%), Ultrapure Water (78%), GS (5%) and CS (5%). Its hydrodynamic diameter was 29.3 nm, polydispersion index 0.11, zeta potential -2.44 mV and pH 4.23, and these values demonstrated desirable characteristics for carrying out the next analyses. Cryo- Tem showed spherical morphology and diameters smaller than 100 nm. The system under study did not present cytotoxicity in vitro in the NIH-3T3 lineage, for a period of 24 hours, using the MTT assay. In the Hen's Egg Test – Chorioallantoic Membrane (HET-CAM) method, both the nanoemulsion and its blank homologue were at the lowest limit of the category considered “moderate irritability”. Elemental Analysis (CHN) was used to quantify the drugs after the permeation test in a diffusion cell. When the Nanoemulsion was used there was less retention of carbon in the stratum corneum, greater retention of carbon in the viable skin, and a greater dose of carbon was quantified in the receiver liquid. These indices were significantly higher than those for the control formulation. The pilot study was of fundamental importance in detecting some of the adjustments needed in the research methodology, such as the alteration in the number of sessions per week, in the total intervention time, in the routine for applying evaluation tools and in the way in which numerical data should be evaluated. In addition, the pilot study showed the clinical importance of the therapeutic proposal, although it has still not been possible to identify statistical significance in the result between groups. The Nano-Group was superior in 4 of the 5 domains (groups of symptoms) evaluated, when compared with the Control-Group. Moreover, the Nano-Group showed complete recovery of the patellar cartilage lesion, grade II, in nuclear magnetic resonance imaging. In this context, the O/W Nanoemulsion of GS and CS, which is non-toxic and stable, when associated with ultrasound, kinesiotherapy and occlusion, was capable of improving transdermal absorption and showed clinical significance in relieving symptoms and in improving articular structure in humans with chrondral lesions of the knee.

Orientador: José Elias Tomazini / Coorientador: Marcelo Sampaio Martins / Banca: José Geraldo Trani Brandão / Banca: Renata Aparecida Ribeiro Custódio / Resumo: O futebol é o esporte mais popular do mundo. Cada vez mais se tem buscado ferramentas para otimizar a performance e diminuir a incidência de lesões nesse esporte. Nessa tentativa a biomecânica se mostra de grande valia e vem cada vez mais sendo utilizada. No futebol o joelho é comum haver lesão do ligamento cruzado anterior, levando a um grande período de afastamento, além de outros problemas que tiram um atleta de jogos, ou até o faz encerrar a carreira precocemente. O objetivo desse projeto de pesquisa é, por meio de instrumentação biomecânica, correlacionar características potencialmente lesivas dos membros inferiores de jogadores profissionais de futebol durante o salto vertical unipodal. Este estudo contou com dados de 5 atletas, referentes a um salto vertical unipodal sobre uma plataforma de força e com canais de eletromiografia nos músculos glúteo médio e vasto medial do quadríceps, simultaneamente a uma filmagem, em dois planos, para posterior análise cinemática. Na fase de impulsão, obteve-se, no momento de agachamento máximo, uma correlação da altura de 63% com a flexão de quadril, e de 80% com a flexão de joelho. A taxa de crescimento da força apresentou uma correlação negativa de 89% com a porcentagem de ativação do glúteo médio. Na fase de aterrissagem, no momento de agachamento excêntrico máximo, registrou-se que, o ângulo Q apresentou correlação proporcional de 90% com a flexão de joelho. A taxa de crescimento da aterrissagem apresentou uma relação proporcional... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Football is the most popular sport in the world. Tools have been sought to optimize the performance and reduce the incidence of injuries in this sport. Biomechanics shows itself of great value and it is increasingly being used. In football, the anterior cruciate ligament, for example, has a high incidence, leading to a long period of absence, and other problems that take off a game player, or even finish his career earlier. The objective of this research was, through biomechanical instrumentation, correlating potentially injurious characteristics of the lower limbs of professional soccer players during one-leg vertical jump. This study had data from five athletes of a single leg vertical jump on a force plate and with electromyography channels in the gluteus medius and vastus quadriceps while a shooting in two plans for further kinematic analysis. In the impulsion phase, obtained at the time of maximum squat, the height has a correlation of 63% with the hip flexion, and of 80% proportional with the knee flexion. The growth rate of force showed a negative correlation of 89% with the gluteus medius activation percentage. On the landing stage in the most eccentric squats time, it was registred that the Q angle showed correlation of 90% with knee flexion. The growth rate of the landing showed a proportional relationship with 70% hip flexion, 97% with the maximum force of landing, and a negative proportional correlation of the 67% with the gluteus medius activation percentage. Th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre