Loosening of implants is a frequent complication in orthopaedic surgery. The aim of this thesis was to evaluate hydroxyapatite coating of pedicle screws with mechanical and histological methods and to correlate the results with the radiological findings. Hydroxyapatite (HA) coating of pedicle screws was investigated in experimental studies in sheep. Nine sheep were operated on with destabilising laminectomies at L2-L3 and L4-L5 and stabilised with pedicle screw instrumentations, where HA coated and uncoated screws were used in a randomised fashion. After both 6 and 12 weeks of implantation, the HA coated screws demonstrated a higher bone-to-implant contact and a higher amount of bone in the area close to the screw. The pull-out resistance, stiffness and total energy to failure was higher for the HA coated screws after 12 weeks of implantation. HA coating of pedicle screws was examined in two clinical studies. In the first series, the patients were stabilised with pedicle screw instrumentations, where HA coated screws were used in either the upper or lower instrumented level in a randomised fashion. After 10-22 months of implantation, the extraction torque was markedly higher for the HA coated screws. In the second series, instrumentations with uncoated, partly HA coated or fully HA coated screws were used. After 11-16 months implantation, the extraction torques were recorded. There were significant differences between all three groups, with the lowest extraction torques for the uncoated screws and the highest torques for the fully HA coated screws. The frequency of radiolucent zones surrounding the screws was higher for the uncoated screws than for the HA coated screws. Radiographs from both experimental and clinical studies were examined. Screws demonstrating radiolucent zones were compared to screws without zones with respect to pull-out resistance, extraction torque, bone-to-implant contact and amount of bone surrounding the screws. All these variables demonstrated higher values for the screws without radiolucent zones. The frequency of radiolucent zones surrounding uncoated screws in the clinical study was 53%. Conclusions: Radiolucent zones are good predictors of screw loosening. The frequency of radiolucent zones is higher than previously described. Hydroxyapatite coating improves the purchase of pedicle screws and reduces the frequency of screw loosening.

The following work presents the design of a haptic training simulator for pedicle screw insertions in pediatric scoliosis surgery. In particular, the haptic simulator simulates the haptic sensations associated with probe channeling through the pedicle using the free-hand technique. The design includes 1 DOF custom haptic device, haptic model, and controller. The design is tested and evaluated for feasibility through a small pilot studying involving 5 expert surgeons. Significant agreement across expert surgeons was obtained regarding the feasibility and potential for the simulator to be a useful training tool.

The following work presents the design of a haptic training simulator for pedicle screw insertions in pediatric scoliosis surgery. In particular, the haptic simulator simulates the haptic sensations associated with probe channeling through the pedicle using the free-hand technique. The design includes 1 DOF custom haptic device, haptic model, and controller. The design is tested and evaluated for feasibility through a small pilot studying involving 5 expert surgeons. Significant agreement across expert surgeons was obtained regarding the feasibility and potential for the simulator to be a useful training tool.

Foi realizado estudo experimental, utilizando-se vértebra de suínos, para o estudo da influência da técnica de perfuração do pedículo vertebral na resistência ao arrancamento dos implantes. A técnica de perfuração com broca seguida de macheamento do canal pedicular (técnica 1) foi individualmente comparada com as demais: perfuração com broca sem macheamento do canal pedicular (técnica 2), perfuração com fio de Kirschner com macheamento do canal pedicular (técnica 3), perfuração com sonda sem macheamento do canal pedicular (técnica 4). Três grupos experimentais foram utilizados de acordo com a preparação do orifício. O grupo I comparou a técnica 1 com a técnica 2, no qual foi estudado a influência do macheamento no canal do pedículo. O grupo II comparou a técnica 1 com a técnica 3, no qual foi estudado a influência no modo de preparo do orifício utilizando fio de Kirschner. O grupo III comparou a técnica 1 com a técnica 4, no qual foi estudado a influência da utilização da sonda no preparo do orifício. O resultados da comparação da técnica. de perfuração do orifício de acordo com os parâmetros estudados (carga máxima de arrancamento, rigidez, carga no limite de proporcionalidade, deslocamento máximo e deslocamento no limite de proporcionalidade), mostraram que não houve diferença estatisticamente significante entre as diferentes técnicas utilizadas para o preparo dos orifícios do pedículo vertebral na resistência ao arrancamento dos implantes. / An experimental study was conducted on swme vertebrae to investigate the effect of the technique of vertebral pedicle perforation on the pullout resistance of the implants. The technique of perforation with a burr followed by tapping of the pedicular canal (technique 1) was individually compared to the remaining ones, i.e., perforation with a burr without tapping of the pedicular canal (technique 2), perforation with a Kirschner wire with tapping of the pedicular canal (technique 3), and perforation with a probe without tapping of the pedicular canal (technique 4). Three experimental groups were used according to orifice preparation. Group I was used to compare technique 1 to technique 2, with a study of the effect of tapping on the pedicular canal. Group II was used to compare technique 1 with technique 3, with a study of the effect of mode of orifice preparation using a Kirschner wire. Group III was used to compare technique 1 to technique 4, with a study of the effect of the use of a probe for orifice preparation. Comparison of the techniques of orifice preparation according to the parameters studied (maximum pullout load, stiffness, load in the proportionality limit, maximum dislocation, and dislocation in the proportionality limit) showed no statistically significant difference between the various techniques used for preparation of the orifices of the vertebral pedicle, in terms of their effect on the pullout resistance of the implants.

Com o objetivo de se estudar a estabilidade da resistência mecânica da fixação pedicular do segmento vertebral, foram realizados ensaios mecânicos de sistemas de fixação pedicular compostos por parafusos hastes, sapatas e porcas, fabricados em titânio. Os ensaios foram flexo-compressão e flexão lateral, realizados na máquina universal de ensaio com a finalidade de se avaliar a influência da estrutura dos parafusos pediculares canulados (ocos) e não canulados (maciços) e a utilização ou não das sapatas na estabilidade de fixação do sistema. Os ensaios foram realizados na fase elástica, durante todo o tempo de aplicação das cargas. Foram realizadas três combinações de cada ensaio, com troca dos parafusos e sapatas do seguinte modo: parafusos canulados com sapata (CCS), canulados sem sapata (CSS) e não canulados sem sapata (NCSS). Os corpos de prova foram confeccionados em madeira mogno, e foram ensaiadas dez montagens de cada combinação, para os dois tipos de ensaios. Os resultados dos ensaios permitiram o cálculo do momento fletor para os valores das deflexões máximas em cada ensaio, assim como a rigidez e a energia absorvida. No ensaio de flexo-compressão, a análise de variância do momento fletor entre os grupos mostrou que não houve diferença significativa (CCS x CSS (p=0,304; CCS x NCSS (p=0,447); CSS x NCSS (p=0,183). O mesmo resultado foi encontrado para a rigidez (CCS x CSS (p=0,988); CCS x NCSS (p=0,500); CSS x NCSS (p=0,272), e para a energia absorvida (CCS x CSS (p=0,751); CCS x NCSS (p=0,673); CSS x NCSS (p=0,738). No ensaio de flexão lateral, a análise de variância do momento fletor entre os grupos mostrou que não houve diferença significativa (CCS x CSS (p=0.304); CCS x NCS (p=0,883); CSS x NCSS (p=0,186). O mesmo resultado foi encontrado para a rigidez (CCS x CSS (p=0,285); CCS x NCSS (p=0,957); CSS x NCSS (p=0,147), e para a energia absorvida (CCS x CSS (p=0,304); CCS x NCSS (p=0.892): CSS x NCSS (p=0,182). / Mechanical tests of the pedicle fixation systems composed of screws, rods, devices and nuts, made of titanium were realised with the purpose of studying the stability of mechanical resistance of the pedicle fixation of vertebral segments. The tests were bending-compression and lateral flexion done in the universal machine of test aiming at analysing the influence oft he structure of the hollowed pedicles screws and massy pedicles screws and the use or not of the devices in the stability of system fixation. The tests were carried out during the elastic phase, while the loads were being applied. Three combinations of each test were carried out, exchanging the devices and screws in the following way: screws with a device (CCS), screws without a device (CSS) and massy screws without devices (NCSS). The implants were made of \"mogno\" and ten (10) specimens used for each combination for both kinds of tests. The results of the tests allowed the calculation of the bending moment for the value in the maximum deflection of each test as well as the stiffness and energy absorbed. In test of bending compression, the analysis of variation of the bending moment among the groups showed that there was no difference (CCS x CSS (p=0,304); CCS x NCSS (p=0,447); CSS x NCSS (p=0,183)). The same result was found for the stiffness (CCS x CSS (p=0,988); CCS x NCSS (p=0,500); CSS x NCSS (p=0,272)), and the absorbed energy (CCS x CSS (p=0,751); CCS x NCSS (p=0,673); CSS x NCSS (p=0,738)). In the flexion lateral, the analysis of the variation of the bending moment the groups showed no difference (CCS x CSS (p=0,304); CCS x NCSS (p=0,883); CSS x NCSS (p=0,186)). The same result was found for the stiffness (CCS x CSS (p=0,285); CCS x NCSS (p=0,957); CSS x NCSS (p=0,147), and the absorbed energy (CCS x CSS (p=0,304); CCS x NCSS (p=0,892); CSS x NCSS (p=0,182)).

A inserção do parafuso pedicular cervical é um procedimento cirúrgico tecnicamente desafiador. Assim, o amplo conhecimento da morfologia das vértebras cervicais, particularmente do pedículo, é essencial para minimizar o risco de ferimentos graves a estruturas neurovasculares. O objetivo deste estudo foi conduzir uma avaliação detalhada de exames de tomografia computadorizada (TC) na população brasileira do ponto de entrada, trajetória, e dimensões dos pedículos da coluna cervical. Duzentos pacientes consecutivos foram retrospectivamente avaliados utilizando a TC da coluna cervical, com a reconstrução da imagem de cada vértebra no plano axial com 2 mm, e no plano sagital com 3 mm. Os parâmetros no plano axial incluíram a espessura pedicular (EP), o comprimento pedicular axial (CPA), o ângulo pedicular transverso (APT) e a distância do ponto de entrada ao ângulo entre a lâmina e o processo espinhoso (DPE). As medidas no plano sagital envolveram a altura pedicular (AP) e o ângulo pedicular sagital (APS). A EP e AP média são menores nos pacientes do sexo feminino do que nos pacientes do sexo masculino em todas as vertebras cervicais, porém não houve diferença significativa do APT entre os sexos. O APS variou de 15,2° a 23,7°. Os valores médios do CPA e DPE apresentaram uma tendência a diminuir de proximal para distal na coluna cervical. A EP encontrada foi menor que 4 mm em 7,5% dos pacientes do sexo masculino (C3) e em 25% dos pacientes do sexo feminino (C3), e menores que 4,5 mm em 20% dos pacientes do sexo masculino (C3) e em 66% dos pacientes do sexo feminino (C3). A confiabilidade intra e interobservador foram muito boas para a medida tomográfica da EP, e boa para a AP. Para o CPA, a confiabilidade intraobservador foi boa, porém a confiabilidade interobservador variou de moderada a boa. Considerando o APT e APS, a confiabilidade intraobservador foi boa, mas a confiabilidade interobservador moderada para o APT e fraca para o APS. As medidas do DPE evidenciaram fraca confiabilidade intraobservador e fraca ou moderada confiabilidade interobservador. Nossos resultados apresentaram tendência similar aos de estudos prévios, no entanto a frequência de pacientes com a EP < 4,5 mm em nossa população é maior, sugerindo um risco aumentado durante a tentativa de realizar a técnica transpedicular / Pedicular screw insertion is a technically challenged surgical procedure. Thus, extensive knowledge of the morphology of the cervical vertebra, primarily the pedicle, is crucial to reduce severe damage to neurovascular structures. The goal of this study was to conduct a detailed computed tomography (CT) assessment in the Brazilian population of the screw starting point, trajectory, and dimensions of pedicle in the cervical spine. Two hundred consecutive patients were retrospectively evaluated using cervical spine CT, with imaging reconstruction of each cervical vertebra in the axial plane with 2mm, and in sagittal reconstructions with 3mm. Parameters in axial plane included the pedicle width (PW), pedicle axis length (PAL), pedicle transverse angle (PTA), and the distance from the entry point to the point between the lamina and spinous process (DEP). Measurements in the sagittal plane involved the pedicle height (PH) and the pedicle sagittal angle (PSA). The mean PW and PH were smaller in females than in males in all cervical vertebrae, but there were no significant differences of PTA among genders. PSA ranged from 15.2° to 23.7°. Mean values of PAL and DEP had a tendency to decrease from the proximal to distal cervical vertebrae. PW was <4 mm in 7.5% of men (C3) and 25% of women (C3), and <4.5 mm in 20% (C3 male) and 66% (C3 female). The intra- and inter-observer reliability were very good for the tomographic measurement of PW, and good for PH. For PAL, the intraobserver reliability was good, but the interobserver reliability varied from moderate to good. Considering PTA and PSA, the intraobserver reliability was good, but the interobserver reliability moderate for PTA and poor or fair for PSA. DEP measurements showed poor intraobserver reliability, and poor or moderate interobserver reliability. Our results presented similar trend of previous studies, but the frequency of patients with PW <4.5 mm in our population is higher, suggesting an increased risk during the attempting of transpedicular screw technique

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A cirurgia da coluna vertebral tem se desenvolvido muito nos últimos anos em decorrência da evolução dos sistemas de fixação. O comportamento da interface do parafuso com o osso continua sendo um aspecto não muito dominado. Como o parafuso é a âncora de sustentação, o trabalho procura investigar as técnicas de introdução do parafuso pedicular. Para atingir esse objetivo desenvolvemos o trabalho por meio de estudo com ensaios mecânicos de arrancamento e estudo histológico. Dois tipos de parafusos pediculares foram utilizados: parafuso pedicular do sistema USIS (Ulrich) e parafuso pedicular do sistema USS (Synthes). Os ensaios de arrancamento foram realizados em corpos de prova de madeira e poliuretano. O estudo histológico foi realizado em vértebras lombares de cadáver humano. No estudo envolvendo o parafuso USIS, foram testados os seguintes parâmetros: orifícios feitos com sonda e orifícios feitos com broca, todos do mesmo diâmetro do diâmetro interno do parafuso. Também foi testado o efeito do macheamento em relação ao não macheamento, nos orifícios feitos com broca. No estudo com os parafusos USS foram testados o efeito do diâmetro do orifício piloto tanto no estudo histológico como no arrancamento. No arrancamento destes parafusos também foi testado o efeito do tipo de orifício feito com sonda e com broca. O trabalho foi dividido em etapas: Primeira etapa foi o estudo de arrancamento do parafuso USIS; segunda etapa, estudo histológico de vértebra instrumentada com parafuso USIS, esta parte do trabalho foi constituída por análise de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura; terceira etapa foi o arrancamento do parafuso USS; e quarta etapa foi o estudo histológico de vértebra instrumentada com parafuso USS. Os resultados da primeira etapa demonstraram que sonda teve efeito melhor do que broca, porque o resultado dos ensaios de arrancamento nos orifícios feitos com sondas teve maior força de arrancamento do que nos orifícios feitos por brocas. Na segunda etapa, análise histológica, verificou-se que os orifícios feitos por sonda apresentaram-se menores e com menor índice de fragmentação ao redor dos orifícios. Esses feitos tiveram diferença estatística significante, tanto na primeira, quanto na segunda etapa. Com relação ao macheamento não foi constatada diferença entre o não macheamento, em nenhuma das duas etapas. Na terceira etapa foi observado que, quando o orifício piloto ultrapassa o diâmetro interno do parafuso, ocorre tendência de queda na força de arrancamento de modo significativo, enquanto que orifício menor que o orifício piloto não tende a causar muita diferença na força de arrancamento em relação ao orifício correspondente ao diâmetro interno do parafuso. Também foi observado que o orifício feito com sonda oferece melhor força de ancoragem do que orifício feito com broca. Na quarta etapa foi constatado que quanto menor a broca para abrir o orifício piloto, menor o diâmetro do orifício, e não houve diferença significativa quanto ao índice de fragmentação ao redor do orifício entre os diferentes tamanhos de broca. Como conclusão pode-se dizer que sonda é melhor para se fazer o orifício piloto, uma vez que alarga menos o orifício, lesa menos as trabéculas ao redor do orifício e proporciona maior força de ancoragem do que broca. Também se pode concluir que o instrumental de menor diâmetro para abertura do orifício piloto é melhor, e o ponto crítico seria o diâmetro interno do parafuso. Não se deve fazer orifício piloto com instrumento de diâmetro maior que o diâmetro interno do parafuso. Não se constatou vantagem em relação ao fato de realizar ou deixar de realizar o macheamento. / Spine surgery has developed a lot in the last years because of the evolution of the fixation system. The behavior of a screw in the bone is still unknown in many ways. Because the screw is the anchor of sustentation, this work tries to find the answers involving the pedicle screw fixation. To reach this objective we developed this work based on mechanical and histological studies. Two kinds of pedicle screws were used: pedicle screw of the USIS (Ulrich) and pedicle screw of the USS system (Synthes). The pullout tests were made in wood and polyurethane. The histological study was done in lumbar vertebra of humans. In the study about the USIS screw, the follow parameters were tested: hole done with probe and hole done with drill, all of the same inner diameter of the screw. The effect of tapping and not tapping the hole done with drill was tested. In the USS screw study, the effect of the diameter pilot hole in the pullout tests and its historical analysis was seen. In the pullout tests of these screws, both kind of holes done with probes and a drill were tested. The work was divided into stages; first stage was the study of the pullout of the USIS screw; second stage was two studies, a light-microscopic one and a sweeping-electronic-microscope one of the slides of the instrumented vertebra with USIS screws; third stage was the study of the USS screws pullout comparing the relationship between the diameter of the holes and the inner diameter of the screw together with the type of hole (drill and probe); fourth stage was light-microscopic histological study of the instrumented vertebras which had had USIS screws. Results of the first stage showed that probes were more efficient than drills because the mechanical tests of pullouts from probe-made-holes showed the need of the use of a stronger force. In the second stage, a light-microscopic analysis showed that probe-made-holes had a lesser minimum diameter and a lower index of fragmentation than drill-made holes. With relation to the tapping, there was no difference between the holes. Under electronic microscope sweeping, it was seen that probes betters compact the bone around the screw. In the third stage, it was seen that when 9 the pilot orifice was greater than the screws internal diameter a significantly lower force was needed for pullout, while when the pilot orifice was smaller it did not significantly increase the force needed. It was also seen that probe-made-holes had a better anchorage than the drill-made-holes. In the fourth stage, the histological analysis of the slides done with light-microscopy showed that the smaller the diameter of the drill the smaller minimum diameter; there was no significant difference between fragmentation indexes. Conclusion: Probes are better than drills to make a pilot hole because they cause less damage to the surrounding bone and give a stronger anchorage for the screw; the smaller the instrument used to make the pilot hole, better will be the strength of the screws anchorage; the critical point which the hole must not exceed is the internal diameter of the screw. Tapping, or not, makes no difference to the anchorage.

Foi realizado estudo experimental com a finalidade de avaliar a participação do osso cortical e osso esponjoso dos pedículos vertebrais, na fixação dos parafusos pediculares. Foram utilizados 10 segmentos de coluna lombar de adultos, retirados durante autópsia. O diâmetro dos pedículos das vértebras de L1 a L5 foram avaliados, considerando o diâmetro total e o diâmetyro do osso esponjoso, tendo sido realizadas essas medidas por meio de tomografia computadorizada e medida direta. Os segmentos da coluna vertebral foram divididos em dois grupos para o estudo, sendo que cada grupo era formado por 5 conjuntos de segmentos da coluna lombar. No primeiro grupo a perfuração era realizada segundo os pontos de orientação utilizados nos procedimentos cirúrgicos ( faceta articular e processo transverso). No segundo grupo foi realizado corte transversal na porção média do pedículo, de modo que a perfuração e introdução dos parafusos no seu interior foram efetuados sob visão diereta. Após a perfuração dos pedículos utilizando-se broca de 3 mm, os parafusos eram introduzidos no interior do pedículo vertebral em ordem crescente de seus diâmetros, até que fosse observada alteração estrutural do pedículo, que eram avaliados por meio de medidas sucessivas, utilizando-se paquímetro e observação direta. Foram utilizados parafusos com diâmetro que variou de 3 a 12,5 mm, com progressão de 0,5 mm. Quando o diâmetro do parafuso excedia a resistência estrutural do pedículo, duas lesões foram observadas, a deformação plástica e o rompimento. No grupo I houve um número maior de deformação plástica, mas pelos cálculos estatísticos não houve diferença significativa entre os grupos. Os diâmetro tomográficos obtidos pela medida tomográfica e medida direta apresentaram-se diferentes e sem correlação entre si. No grupo II, como os parafuos foram introduzidos de modo mais centralizado, houve maior número de parafusos com diâmetro maior que o diâmetro do osso esponjoso, mas também não apresentou diferença entre os grupos, segundo avaliações estatísticas. Análise dos valores do diâmetro pedicular, diâmetro do osso esponjoso e do parafuso de maior diâmetro introduzido sem lesar o pedículo permitiu observar que a camada de osso cortical do pedículo foi pouco ocupada pelo parafuso em ambos os grupos. O valor médio da porcentagem do diâmetro do pedículo ocupado pelo parafuso no grupo I foi de 70,7% e no grupo II 75,34%. Foi observado que os parafusos, de um modo geral, apresentaram ancoragem principalmente na porção de osso esponjoso do pedículo vertebral, tendo sido pequena a porcentagem de osso cortical do pedículo vertebral utilizado para a sua ancoragem. / Spine surgery has developed a lot in the last years because of the evolution of the fixation system. The behavior of a screw in the bone is still unknown in many ways. Because the screw is the anchor of sustentation, this work tries to find the answers involving the pedicle screw fixation. To reach this objective we developed this work based on mechanical and histological studies. Two kinds of pedicle screws were used: pedicle screw of the USIS (Ulrich) and pedicle screw of the USS system (Synthes). The pullout tests were made in wood and polyurethane. The histological study was done in lumbar vertebra of humans. In the study about the USIS screw, the follow parameters were tested: hole done with probe and hole done with drill, all of the same inner diameter of the screw. The effect of tapping and not tapping the hole done with drill was tested. In the USS screw study, the effect of the diameter pilot hole in the pullout tests and its historical analysis was seen. In the pullout tests of these screws, both kind of holes done with probes and a drill were tested. The work was divided into stages; first stage was the study of the pullout of the USIS screw; second stage was two studies, a light-microscopic one and a sweeping-electronic-microscope one of the slides of the instrumented vertebra with USIS screws; third stage was the study of the USS screws pullout comparing the relationship between the diameter of the holes and the inner diameter of the screw together with the type of hole (drill and probe); fourth stage was light-microscopic histological study of the instrumented vertebras which had had USIS screws. Results of the first stage showed that probes were more efficient than drills because the mechanical tests of pullouts from probe-made-holes showed the need of the use of a stronger force. In the second stage, a light-microscopic analysis showed that probe-made-holes had a lesser minimum diameter and a lower index of fragmentation than drill-made holes. With relation to the tapping, there was no difference between the holes. Under electronic microscope sweeping, it was seen that probes betters compact the bone around the screw. In the third stage, it was seen that when the pilot orifice was greater than the screws internal diameter a significantly lower force was needed for pullout, while when the pilot orifice was smaller it did not significantly increase the force needed. It was also seen that probe-made-holes had a better anchorage than the drill-made-holes. In the fourth stage, the histological analysis of the slides done with light-microscopy showed that the smaller the diameter of the drill the smaller minimum diameter; there was no significant difference between fragmentation indexes. Conclusion: Probes are better than drills to make a pilot hole because they cause less damage to the surrounding bone and give a stronger anchorage for the screw; the smaller the instrument used to make the pilot hole, better will be the strength of the screw\'s anchorage; the critical point which the hole must not exceed is the internal diameter of the screw. Tapping, or not, makes no difference to the anchorage.

A cirurgia da coluna vertebral tem se desenvolvido muito nos últimos anos em decorrência da evolução dos sistemas de fixação. O comportamento da interface do parafuso com o osso continua sendo um aspecto não muito dominado. Como o parafuso é a âncora de sustentação, o trabalho procura investigar as técnicas de introdução do parafuso pedicular. Para atingir esse objetivo desenvolvemos o trabalho por meio de estudo com ensaios mecânicos de arrancamento e estudo histológico. Dois tipos de parafusos pediculares foram utilizados: parafuso pedicular do sistema USIS (Ulrich) e parafuso pedicular do sistema USS (Synthes). Os ensaios de arrancamento foram realizados em corpos de prova de madeira e poliuretano. O estudo histológico foi realizado em vértebras lombares de cadáver humano. No estudo envolvendo o parafuso USIS, foram testados os seguintes parâmetros: orifícios feitos com sonda e orifícios feitos com broca, todos do mesmo diâmetro do diâmetro interno do parafuso. Também foi testado o efeito do macheamento em relação ao não macheamento, nos orifícios feitos com broca. No estudo com os parafusos USS foram testados o efeito do diâmetro do orifício piloto tanto no estudo histológico como no arrancamento. No arrancamento destes parafusos também foi testado o efeito do tipo de orifício feito com sonda e com broca. O trabalho foi dividido em etapas: Primeira etapa foi o estudo de arrancamento do parafuso USIS; segunda etapa, estudo histológico de vértebra instrumentada com parafuso USIS, esta parte do trabalho foi constituída por análise de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura; terceira etapa foi o arrancamento do parafuso USS; e quarta etapa foi o estudo histológico de vértebra instrumentada com parafuso USS. Os resultados da primeira etapa demonstraram que sonda teve efeito melhor do que broca, porque o resultado dos ensaios de arrancamento nos orifícios feitos com sondas teve maior força de arrancamento do que nos orifícios feitos por brocas. Na segunda etapa, análise histológica, verificou-se que os orifícios feitos por sonda apresentaram-se menores e com menor índice de fragmentação ao redor dos orifícios. Esses feitos tiveram diferença estatística significante, tanto na primeira, quanto na segunda etapa. Com relação ao macheamento não foi constatada diferença entre o não macheamento, em nenhuma das duas etapas. Na terceira etapa foi observado que, quando o orifício piloto ultrapassa o diâmetro interno do parafuso, ocorre tendência de queda na força de arrancamento de modo significativo, enquanto que orifício menor que o orifício piloto não tende a causar muita diferença na força de arrancamento em relação ao orifício correspondente ao diâmetro interno do parafuso. Também foi observado que o orifício feito com sonda oferece melhor força de ancoragem do que orifício feito com broca. Na quarta etapa foi constatado que quanto menor a broca para abrir o orifício piloto, menor o diâmetro do orifício, e não houve diferença significativa quanto ao índice de fragmentação ao redor do orifício entre os diferentes tamanhos de broca. Como conclusão pode-se dizer que sonda é melhor para se fazer o orifício piloto, uma vez que alarga menos o orifício, lesa menos as trabéculas ao redor do orifício e proporciona maior força de ancoragem do que broca. Também se pode concluir que o instrumental de menor diâmetro para abertura do orifício piloto é melhor, e o ponto crítico seria o diâmetro interno do parafuso. Não se deve fazer orifício piloto com instrumento de diâmetro maior que o diâmetro interno do parafuso. Não se constatou vantagem em relação ao fato de realizar ou deixar de realizar o macheamento. / Spine surgery has developed a lot in the last years because of the evolution of the fixation system. The behavior of a screw in the bone is still unknown in many ways. Because the screw is the anchor of sustentation, this work tries to find the answers involving the pedicle screw fixation. To reach this objective we developed this work based on mechanical and histological studies. Two kinds of pedicle screws were used: pedicle screw of the USIS (Ulrich) and pedicle screw of the USS system (Synthes). The pullout tests were made in wood and polyurethane. The histological study was done in lumbar vertebra of humans. In the study about the USIS screw, the follow parameters were tested: hole done with probe and hole done with drill, all of the same inner diameter of the screw. The effect of tapping and not tapping the hole done with drill was tested. In the USS screw study, the effect of the diameter pilot hole in the pullout tests and its historical analysis was seen. In the pullout tests of these screws, both kind of holes done with probes and a drill were tested. The work was divided into stages; first stage was the study of the pullout of the USIS screw; second stage was two studies, a light-microscopic one and a sweeping-electronic-microscope one of the slides of the instrumented vertebra with USIS screws; third stage was the study of the USS screws pullout comparing the relationship between the diameter of the holes and the inner diameter of the screw together with the type of hole (drill and probe); fourth stage was light-microscopic histological study of the instrumented vertebras which had had USIS screws. Results of the first stage showed that probes were more efficient than drills because the mechanical tests of pullouts from probe-made-holes showed the need of the use of a stronger force. In the second stage, a light-microscopic analysis showed that probe-made-holes had a lesser minimum diameter and a lower index of fragmentation than drill-made holes. With relation to the tapping, there was no difference between the holes. Under electronic microscope sweeping, it was seen that probes betters compact the bone around the screw. In the third stage, it was seen that when 9 the pilot orifice was greater than the screws internal diameter a significantly lower force was needed for pullout, while when the pilot orifice was smaller it did not significantly increase the force needed. It was also seen that probe-made-holes had a better anchorage than the drill-made-holes. In the fourth stage, the histological analysis of the slides done with light-microscopy showed that the smaller the diameter of the drill the smaller minimum diameter; there was no significant difference between fragmentation indexes. Conclusion: Probes are better than drills to make a pilot hole because they cause less damage to the surrounding bone and give a stronger anchorage for the screw; the smaller the instrument used to make the pilot hole, better will be the strength of the screws anchorage; the critical point which the hole must not exceed is the internal diameter of the screw. Tapping, or not, makes no difference to the anchorage.