Componentes de próteses e órteses humanas devem ser confortáveis, capazes de realizar as funções esperadas e, mais do que tudo, confiáveis. O foco deste trabalho é no desenvolvimento e aplicação de uma metodologia de análise de parafusos cirúrgicos. Para tanto foi desenvolvido um aparato mecânico, que consiste em um atuador de torque e um sistema de aquisição de dados. O atuador, composto por um motor elétrico acoplado a um redutor, aplica torque sobre o parafuso em teste, que o transfere a uma célula de carga e, assim, ao sistema de aquisição de dados. Parafusos canulados de aço inoxidável e corticais de titânio, de diferentes fabricantes, foram testados para torque de inserção e remoção, torque máximo e ângulo de ruptura. Os resultados mostraram que, apesar de todos os parafusos canulados seguirem os padrões recomendados, foram encontradas dispersões significativas entre os resultados verificados para os parafusos corticais de titânio, o que indica problemas de material ou manufatura. Os resultados mostraram valores mais elevados para torque de remoção que de inserção, o que, apesar de esperado, não é um efeito desejável, uma vez que facilita a fratura após a convalescência do paciente, em uma eventual remoção do parafuso. A análise dos resultados mostra a eficiência da metodologia desenvolvida, e chama a atenção para a confiabilidade dos componentes de órteses e próteses. / Human orthotic device components must be comfortable, able to execute the expected functions and, most of everything reliable. The focus of this work is the development and application of a surgical screw resistance analysis methodology. For this, a mechanical apparatus, consisting of a torque actuator and a data acquisition system was developed. The actuator, composed by an electric engine and reducer, applied torque on the tested screw, who transfers it to a load cell, especially developed, and thus to the data acquisition system. Cortical titanium and cannulated stainless steel bone screws were tested, from different manufacturers, for insertion and removal torque, maximum torque and rupture angle. The results showed that, despite that all cannulated screws had followed the recommended standards, it was found significant dispersion among the results for titanium cortical screws, which indicates manufacturing or material defects. Results also showed that removal torque was always higher than insertion torque. This is an undesirable, yet expected, effect, once fractures may come to happen after the healing of the patient, or even on the occasion of a substitution. The analysis showed the efficiency of the methodology developed, and opens a point of discussion on orthotic reliability.

O afrouxamento dos parafusos protéticos é descrito na literatura como uma das complicações mais frequentes das próteses sobre implantes. Durante sua confecção, os profissionais sentem necessidade de remover várias vezes as próteses e/ou componentes protéticos, soltando e re-apertando os parafusos repetidamente. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a variação do torque de remoção de parafusos de fixação de pilares protéticos a implantes osteointegráveis após sucessivos ciclos de parafusamento e desparafusamento. Outro objetivo foi avaliar a influência do hexágono da base do pilar no torque de remoção dos parafusos. Para isso, foram utilizados 20 implantes de plataforma regular com hexágono externo e 20 pilares protéticos sextavados, que foram parafusados aos implantes com um parafuso de titânio, aplicando-se a este um torque de 32Ncm, por meio de um torquímetro digital. Os conjuntos implante/pilar/parafuso foram divididos em dois grupos: (1) pilares cujo hexágono da base foram removidos e (2) pilares convencionais, com hexágono na base. Cada conjunto recebeu uma restauração provisória e foi submetido a ciclagem mecânica por 15 minutos. Depois, os parafusos foram removidos, medindo-se o torque de remoção. Esta sequência foi repetida dez vezes e então o parafuso foi trocado por outro sem uso, e mais um ciclo foi realizado. Uma análise de regressão linear demonstrou nos dois grupos uma queda do torque de remoção do parafuso ao longo dos repetidos ciclos de inserção/remoção. A comparação entre os coeficientes da regressão nos dois grupos não revelou diferença entre eles. Também não houve diferença entre as médias das 5 últimas repetições e o 11 ciclo, com o parafuso novo. Concluiu-se que (1) repetidos parafusamentos e desparafusamentos promoveram a diminuição progressiva do torque de remoção dos parafusos, (2) a troca do parafuso por outro sem uso após dez ciclos de inserção/remoção não aumentou sua resistência ao afrouxamento, e (3) a remoção do hexágono da base do pilar protético não exerceu nenhum efeito sobre o torque de remoção do parafuso. / Screw loosening is one of the most common problems of implant-retained prostheses. During their confection, dentists need to remove and re-install them several times, loosening and re-tightening the screws repeatedly. The first purpose of this study was to evaluate the effects of repeated insertion/removal cycles on the removal torque of retaining prosthetic screws. The second purpose was to evaluate the influence of the hexagon of the abutment on the removal torque. For that, 20 regular external hex implants were used and 20 hexagonal abutments were tightened to the implants with a titanium alloy screw, with an insertion torque of 32Ncm, given by a digital torque gauge. The implant/abutment/screw assemblies were divided into two groups: (1) abutments with no hexagon on the base and (2) abutments with an hexagon on the base. Each assembly received a provisional restoration and was submitted to mechanical loading cycles for 15 minutes. After this, the screws were removed and the removal torque measured. This sequence was repeated ten times and then, the screw was changed for a new one, and another cycle was done. Linear regression analysis was performed and showed that removal torque values tended to decrease as the number of insertion/removal cycles increased, for both groups. Comparisons of the slopes and the intercepts between the two groups showed no statistic difference between them. There was also no difference between the mean values of last 5 cycles and the 11th cycle. It was concluded that (1) repeated insertion/removal cycles promoted gradual reduction in removal torque of screws, (2) changing screw by a new one after ten insertion/removal cycles did not increase resistance to loosening, and (3) removal of the hexagon of the abutment base had no effect on the removal torque of the screw.

Componentes de próteses e órteses humanas devem ser confortáveis, capazes de realizar as funções esperadas e, mais do que tudo, confiáveis. O foco deste trabalho é no desenvolvimento e aplicação de uma metodologia de análise de parafusos cirúrgicos. Para tanto foi desenvolvido um aparato mecânico, que consiste em um atuador de torque e um sistema de aquisição de dados. O atuador, composto por um motor elétrico acoplado a um redutor, aplica torque sobre o parafuso em teste, que o transfere a uma célula de carga e, assim, ao sistema de aquisição de dados. Parafusos canulados de aço inoxidável e corticais de titânio, de diferentes fabricantes, foram testados para torque de inserção e remoção, torque máximo e ângulo de ruptura. Os resultados mostraram que, apesar de todos os parafusos canulados seguirem os padrões recomendados, foram encontradas dispersões significativas entre os resultados verificados para os parafusos corticais de titânio, o que indica problemas de material ou manufatura. Os resultados mostraram valores mais elevados para torque de remoção que de inserção, o que, apesar de esperado, não é um efeito desejável, uma vez que facilita a fratura após a convalescência do paciente, em uma eventual remoção do parafuso. A análise dos resultados mostra a eficiência da metodologia desenvolvida, e chama a atenção para a confiabilidade dos componentes de órteses e próteses. / Human orthotic device components must be comfortable, able to execute the expected functions and, most of everything reliable. The focus of this work is the development and application of a surgical screw resistance analysis methodology. For this, a mechanical apparatus, consisting of a torque actuator and a data acquisition system was developed. The actuator, composed by an electric engine and reducer, applied torque on the tested screw, who transfers it to a load cell, especially developed, and thus to the data acquisition system. Cortical titanium and cannulated stainless steel bone screws were tested, from different manufacturers, for insertion and removal torque, maximum torque and rupture angle. The results showed that, despite that all cannulated screws had followed the recommended standards, it was found significant dispersion among the results for titanium cortical screws, which indicates manufacturing or material defects. Results also showed that removal torque was always higher than insertion torque. This is an undesirable, yet expected, effect, once fractures may come to happen after the healing of the patient, or even on the occasion of a substitution. The analysis showed the efficiency of the methodology developed, and opens a point of discussion on orthotic reliability.

Orientador: Jose Ricardo de Albergaria Barbosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FreireFilho_FranciscoWagnerVasconcelos_D.pdf: 1185958 bytes, checksum: d471fe34fa012fb2c3725a04c776609d (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi comparar dois sistemas de distratores osteogênicos alveolares justa-ósseos de 9mm de abertura máxima de fabricação nacional. Foram analisadas duas marcas comerciais (Grupo I e Grupo II), através das avaliações dimensionais dos distratores e parafusos, da resistência à tração dos distratores e da resistência à flexão e à torção dos parafusos. Na avaliação dimensional foram utilizados dez distratores de cada fabricante e quarenta parafusos, sendo dez de cada tamanho oferecido, 1,3 x 5mm e 1,3 x 7mm do grupo I e 1,5 x 5mm e 1,5 x 7mm do grupo II. Os dados foram submetidos ao teste dos postos assinalados de Wilcoxon para os distratores e o teste de Friedman para os parafusos. No teste de resistência à tração foram utilizados dez distratores de cada marca comercial e os resultados submetidos ao teste t Student. No teste de resistência à flexão foram utilizados quarenta parafusos e aplicados os testes F e de Tukey, ao nível de significância de 5%. No teste de resistência à torção, foram utilizados dez parafusos de cada fabricante, sendo do tipo 1,3 x 5mm do grupo I e 1,5 x 5mm do grupo II e os resultados submetidos ao teste t Student. Os distratores do grupo II apresentaram menor variação das mensurações realizadas, porém não houve diferença estatística entre os parafusos de ambas as marcas. Os distratores do grupo II foram estatisticamente mais resistentes à tração. Os parafusos de 1,5x5mm do grupo II foram os mais resistentes à flexão e à torção / Abstract: The aim of this study was to perform a comparative analysis between two different alveolar distractions devices, of 9mm length, built by manufactured in Brazil. These two different devices were provided by companies (group I and group II). The analysis consisted of a macroscopic assessment from the distraction devices and its screws, followed by a traction resistance of the devices and torsion and bending resistance of the screws. Were used, for macroscopic assessment, ten distraction devices and forty screws, which included ten screws of every length offered by each company. Data was submitted to the Wilcoxon test for devices and Friedman test for screws. Ten distraction devices from each company were used for the traction resistance, and its results were submitted to the Student t test. Forty screws were used for the bending resistance. Values were compared trough F and Tukey test, with 5% significance. For the torsion resistance, ten screws from each company were used. The 1.3 X 5mm screws from group I and the 1.5 X 5mm from group II were chose to realize this test, and its results were submitted to the Student t test. Devices from group II presented less variation of its measurements, but there were not any statistical difference between the screws. Group II devices were tatistically more resistant to traction. Screws 1.5x5mm, produced by group II, were more resistant to bending and to torsion / Doutorado / Cirurgia e Traumatologia Buco-Maxilo-Faciais / Doutor em Clínica Odontológica

Orientador: Marcio de Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-04T05:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Asprino_Luciana_D.pdf: 2820978 bytes, checksum: 12a98cf496579afbd3ea8036f938836c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente a resistência de três técnicas de fixação interna rígida com uso de mini placas em fratura de côndilo mandibular. Foram obtidas 80 réplicas de hemimandíbulas humanas em resina de poliuretano, sendo 20 do grupo controle. As 60 hemimandíbulas restantes foram submetidas a seccionamento simulando fratura subcondilar e em seguida fixadas com três técnicas da aplicação de placas e parafusos do sistema 2,Omm, que deram origem a seis grupos experimentais, cada um com 10 hemimandíbulas. As técnicas de fixação foram: uma placa de quatro furos com quatro parafusos de 6mm; uma placa de quatro furos com quatro parafusos de 8mm; e duas placas de quatro furos com quatro parafusos de 6mm cada. Cada sistema foi submetido ao teste de carregamento com aplicação de carga no sentido médiolateral e antero-posterior em máquina de ensaio universal Instron 4411. Foram mensurados valores de carga e deslocamento de pico. Médias e desvio padrão foram avaliados aplicando-se Análise de Variância (P<.05), verificada a significância estatística, aplicou-se o teste de Tukey com nível de significância de 5%. Tanto para o valor de carga como de deslocamento de pico, as hemimandíbulas fixadas com duas placas tiveram melhor comportamento, seguidas de uma placa com quatro parafusos de 8mm e uma placa com quatro parafusos de 6mm. Os sistemas de fixação aplicados foram mais resistentes ao carregamento no sentido antero-posterior e a aplicação de parafusos de 8mm aumentou a resistência da fixação comparado à aplicação de parafusos de 6 mm somente no teste antero-posterior. Pode-se concluir, dentro das condições testadas, que a utilização do sistema de fixação com a utilização de duas placas traz maior resistência à fixação aplicada às fraturas condilares. E, pode-se sugerir, que o uso de parafusos mais longos aumentaria a resistência da fixação aplicada à fratura de côndilo mandibular / Abstract: The aim of this study was to comparatively evaluate the resistance of three plating rigid internal fixation techniques for mandibular condylar process fractures. Eighty synthetic hemi-mandible replicas made in polyurethane were used to evaluate a control, and three mandibular condyle plating techniques using 2.0mm system plates and screws. The plating techniques were fixation with a four-hole plate and four 6-mm screws, fixation with a four-hole plate and four 8-mm screws and fixation with two four-hole plates with four 6-mm screws each. Each one was subjected to linear loading in medial to lateral and anterior to posterior directions by an Instron 4411 servo hydraulic mechanical testing unit. Load peak value and peak displacement were measured. Means and standard derivations were derived and compared for statistical significance using an analyses variance (P<.05) and compared by Tukey test. Statistically significant differences were noted between fixation groups for the different mechanical measures evaluated under the different directions of linear loading. The two-plate fixation system presented better behavior, followed by one plate with four 8-mm screws and one plate with four 6-mm screws. The employed fixation systems were more resistant to antero-posterior load and the use of 8-mm screws improved the resistance of the fixation when compared to 6-mm screws only in the antero-posterior test. Under the conditions tested the two-plate fixation system provided the most favorable mechanical behavior. We can suggest that lengthy screws can increase the stability at fixation of mandibular condylar process fractures / Doutorado / Cirurgia e Traumatologia Buco-Maxilo-Faciais / Doutor em Clínica Odontológica

Parafusos corticais são uns dos implantes mais utilizados na prática cirúrgica e são normalmente compostos por ligas metálicas como o aço inoxidável F-138 e a liga de titânio 6Al-4V e, quando inseridos no organismo humano, são submetidos a diversos esforços mecânicos. Assim, é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses implantes. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar o comportamento mecânico de parafusos corticais de aço inoxidável e de liga de titânio, de fabricação nacional, em ensaio de torção. Vinte parafusos de aço inoxidável foram divididos em quatro grupos (1,2,3,4) e o mesmo foi feito com os parafusos de liga de titânio. Primeiramente, suas medidas-padrão foram analisadas de acordo com a Norma Brasileira NBR ISO 5835:1996. Nos dois grupos 1 (de aço inoxidável e de liga de titânio), o ângulo de rotação foi mensurado por um goniômetro e o ensaio de torção foi manual. Já os parafusos dos dois grupos 2 foram ensaiados em uma máquina de torção. Os parafusos dos grupos 3, primeiramente, foram inseridos em cortical óssea suína e, posteriormente submetidos à torção. Nos dois grupos 4, os parafusos foram submetidos à torção sucessiva e, posteriormente submetidos à torção na máquina. Na análise estatística das propriedades mecânicas, os resultados apresentaram diferença significativa no torque no limite de proporcionalidade entre o grupo 1 e os demais grupos de aço inoxidável e entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, sugerindo um possível erro metodológico no ensaio de torção manual. No torque no limite máximo houve diferença significativa entre o grupo 4 de liga de titânio e os grupos 2 e 3, mostrando que a torção sucessiva pode comprometer esta propriedade. Na rigidez torcional, foi demonstrada diferença estatística significativa entre os grupos 1 e 3 de liga de titânio. Na tenacidade torcional, houve diferença significativa entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, entre o grupo 2 e os grupos 3 e 4 de aço inoxidável e entre todos os grupos de aço inoxidável e todos os grupos de liga de titânio. Conclui-se que, em geral, os parafusos de aço inoxidável apresentaram tenacidade torcional superior aos parafusos de liga de titânio, mas nas demais propriedades estes dois biomateriais apresentaram resultados semelhantes / Cortical bone screws are one of the most used implants in the surgical practice and the stainless steel (ASTM F-138) and titanic (6Al-4V) are the most common alloys used to manufacture them. When inserted into the bone such implants undergo several types of mechanical stress and, therefore, it is very useful to know their mechanical behavior. The purpose of the present study was to compare the mechanical properties of cortical bone screws made up of stainless steel and titanic alloy as tested in torsion. Twenty stainless steel screws were divided into four groups (1,2,3,4) and the same was made for the titanic alloy screws. First, the screw dimension were checked in accordance to the brazilian standard regulations. In groups 1 (either stainless steel or titanic alloy) the angle of rotation was measured with a goniometer and the torsion test was manual. For groups 2 the screws were tested in torsion in a testing machine. In groups 3, firstly, the screws were inserted into suine bone and, later, removed and submitted to torsion. In groups 4 the screws were tested in successive loading and unloading cycles in torsion and, later, submitted to torsion. The results showed statistically significant difference for the yield torque among the group 1 and the other groups of stainless steel and among the group 1 and the other groups of titanic alloy, which suggest a possible methodological error in manual torsion. For the ultimate torque there was difference among titanic groups 4, 2 and 3, showing that repeated torsion can affect such property. For the torsional stiffness there was statistical difference between titanic groups 1 and 3. The torsional tenacity was different among the 1 and the other titanic groups, also there was difference among stainless steel groups 2, 3 and 4. Finally, there was statistical difference among all stainless steel and titanic alloy groups, that, in general, the stainless steel screws showed greater torsional tenacity in comparison with the titanic alloy screws, but for the other torsional properties they displayed a similar behavior

Parafusos corticais são uns dos implantes mais utilizados na prática cirúrgica e são normalmente compostos por ligas metálicas como o aço inoxidável F-138 e a liga de titânio 6Al-4V e, quando inseridos no organismo humano, são submetidos a diversos esforços mecânicos. Assim, é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses implantes. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar o comportamento mecânico de parafusos corticais de aço inoxidável e de liga de titânio, de fabricação nacional, em ensaio de torção. Vinte parafusos de aço inoxidável foram divididos em quatro grupos (1,2,3,4) e o mesmo foi feito com os parafusos de liga de titânio. Primeiramente, suas medidas-padrão foram analisadas de acordo com a Norma Brasileira NBR ISO 5835:1996. Nos dois grupos 1 (de aço inoxidável e de liga de titânio), o ângulo de rotação foi mensurado por um goniômetro e o ensaio de torção foi manual. Já os parafusos dos dois grupos 2 foram ensaiados em uma máquina de torção. Os parafusos dos grupos 3, primeiramente, foram inseridos em cortical óssea suína e, posteriormente submetidos à torção. Nos dois grupos 4, os parafusos foram submetidos à torção sucessiva e, posteriormente submetidos à torção na máquina. Na análise estatística das propriedades mecânicas, os resultados apresentaram diferença significativa no torque no limite de proporcionalidade entre o grupo 1 e os demais grupos de aço inoxidável e entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, sugerindo um possível erro metodológico no ensaio de torção manual. No torque no limite máximo houve diferença significativa entre o grupo 4 de liga de titânio e os grupos 2 e 3, mostrando que a torção sucessiva pode comprometer esta propriedade. Na rigidez torcional, foi demonstrada diferença estatística significativa entre os grupos 1 e 3 de liga de titânio. Na tenacidade torcional, houve diferença significativa entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, entre o grupo 2 e os grupos 3 e 4 de aço inoxidável e entre todos os grupos de aço inoxidável e todos os grupos de liga de titânio. Conclui-se que, em geral, os parafusos de aço inoxidável apresentaram tenacidade torcional superior aos parafusos de liga de titânio, mas nas demais propriedades estes dois biomateriais apresentaram resultados semelhantes / Cortical bone screws are one of the most used implants in the surgical practice and the stainless steel (ASTM F-138) and titanic (6Al-4V) are the most common alloys used to manufacture them. When inserted into the bone such implants undergo several types of mechanical stress and, therefore, it is very useful to know their mechanical behavior. The purpose of the present study was to compare the mechanical properties of cortical bone screws made up of stainless steel and titanic alloy as tested in torsion. Twenty stainless steel screws were divided into four groups (1,2,3,4) and the same was made for the titanic alloy screws. First, the screw dimension were checked in accordance to the brazilian standard regulations. In groups 1 (either stainless steel or titanic alloy) the angle of rotation was measured with a goniometer and the torsion test was manual. For groups 2 the screws were tested in torsion in a testing machine. In groups 3, firstly, the screws were inserted into suine bone and, later, removed and submitted to torsion. In groups 4 the screws were tested in successive loading and unloading cycles in torsion and, later, submitted to torsion. The results showed statistically significant difference for the yield torque among the group 1 and the other groups of stainless steel and among the group 1 and the other groups of titanic alloy, which suggest a possible methodological error in manual torsion. For the ultimate torque there was difference among titanic groups 4, 2 and 3, showing that repeated torsion can affect such property. For the torsional stiffness there was statistical difference between titanic groups 1 and 3. The torsional tenacity was different among the 1 and the other titanic groups, also there was difference among stainless steel groups 2, 3 and 4. Finally, there was statistical difference among all stainless steel and titanic alloy groups, that, in general, the stainless steel screws showed greater torsional tenacity in comparison with the titanic alloy screws, but for the other torsional properties they displayed a similar behavior

In dieser Arbeit wird das Revisionsverhalten kanülierter, fenestrierter Pedikelschrauben evaluiert. Dies erfolgt zum einen anhand von Messungen des Drehmoments bei dem Entfernen von Pedikelschrauben aus osteoporotischen Wirbelkörpern eines Kadermodells. Hierbei werden Werte nicht zementierter und zementierter, kanülierter Pedikelschrauben erhoben, verglichen und ausgewertet. Während der Schraubenexplantation werden etwaig auftretende Rotationsbewegungen des Zements im Wirbelkörper radiografisch detektiert. Darüber hinaus wird das Revisionsverhalten kanülierter, fenestrierter Pedikelschrauben nach Zementaugmentation in vivo anhand monozentrisch, retrospektiv erhobener Patientenbeispiele aus dem klinischen Alltag beurteilt. Im Rahmen der Drehmomentmessungen bei Entfernung der kanülierten, fenestrierten Pedikelschrauben nach vorangeganger Zementierung konnte keine Destruktion des Wirbelkörpers beobachtet werden. Auch in den untersuchten Fallbeispielen des klinischen Alltags konnten die zementaugmentierten Pedikelschrauben komplikationslos entfernt werden.

Large span timber trusses are usually built with glulam. One problem with large span glulam trusses is that the connections needed to transfer the load between truss members are often complex and expensive. Another issue is transportation. Building large span trusses out of structural timber instead, could be a way of simplifying the connections and at the same time increase the degree of on-site construction and thereby solving the transportation problem.In this study, a total of 18 laboratory tests were performed with the purpose of investigating the tensile strength and the load slip behavior of different connection designs for large span structural timber trusses. Six different test groups corresponding to six different connection designs were tested. The materials used include members made of C24 timber and gusset plates made of birch plywood, aluminum, and steel. Screws were used as fasteners for five test groups and adhesive was used for one group. The influence of different reinforcement techniques including reinforcement screws and added aluminum sheets was studied.The results showed a ductile failure behavior for all test groups except for the group where adhesive was used. However, a decrease of ductility was observed for groups were aluminum sheets were used on the outsides of the mid placed plywood gusset plate. A 12-17 % increase in capacity was observed due to the presence of aluminum sheets. The reinforcement screws had no significant effect on the capacity. However, the presence of reinforcement screws did lead to a reduction in scatter both regarding capacity and stiffness.

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