Experimental evaluation of the use of one or two osteosynthesis plates in the long bone stabilization

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaThe study and development of fixation methods for bone pathologies have been suffering many changes, bringing new kinds and shapes into practice. Divided between internal and external fixation, it’s utilization is vast and the field in which it is used, be in bone stabilization or extension, regarding the patient treatment with minimal pain and time possible. From the several bone issues, osteotomies, also known as surgical induced fractures, are regarded as of especial importance. The treatment for this kind of problem has been the usage of osteosynthesis plates, a kind of internal fixations, which promote compression and inter-fragmentary stabilization. When this type of treatment is used, their positioning, which is carried depending on the surgeon’s decision, it becomes crucial to both healing and recovery times. Many support the usage of one plate only while others support the application of a second plate as the method with the best result. However, there are not enough scientific articles that support each opinion. Therefore, the purpose of this dissertation is to present a comparative experimental study in which the use of either one or two osteosynthesis plates are employed in the osteotomies treatment on the femur. In order to achieve that, there were used two artificial models of femurs from the fourth generation, produced by Sawbones ®, fixated with osteosynthesis plates regarding osteotomy. The study takes into account the analysis of deformations, tensions and displacement on the plate, using optical and electrical extensometry, tested under a compression load.The analysis of the results allowed to conclude that the most stable and rigid regards double fixation since it performs with fewer displacements, deformations and tensions. Furthermore, the results confirm that the most critical zones will be those where there are screws and the osteotomy.O estudo e o desenvolvimento de métodos de fixação de patologias ósseos tem sofrido muitas alterações e são cada vez mais diversos os tipos e formas existentes. Divididos entre fixação interna e externa, é vasta a sua utilização e o campo onde atuam, seja na estabilização ou no alongamento do osso, tomando em consideração o tratamento do doente com o mínimo de dor e no menor tempo possível. Dos vários problemas ósseos existentes, tomam especial importância as osteotomias ditas fraturas provocadas cirurgicamente. Para o seu tratamento, tem vindo a ser recorrente o uso de placas de osteossíntese, um caso de fixação interna, que promovem a compressão e estabilização interfragmentária. Quando este tipo de tratamento é utilizado, o seu posicionamento, feito de acordo com a decisão do cirurgião, torna-se crucial à cicatrização e tempo de recuperação. Muitos defendem o uso de uma só placa enquanto que outros defendem que o uso de uma segunda torna o método mais vantajoso. Contudo, são poucos os artigos científicos que comprovem cada opinião.Assim, esta dissertação apresenta um estudo experimental comparativo do uso de uma ou duas placas de osteossíntese no tratamento de osteotomias a nível do fémur. Para tal , foram usados modelos artificiais de quarta geração do fémur, da marca Sawbones®, fixados com placas de osteossíntese ao nível da osteotomia. O estudo passa pela análise de deformações, tensões e deslocamentos existentes na placa, recorrendo à extensometria ótica e elétrica, quando realizado um ensaio de compressão.A análise aos resultados permitiu concluir que o método mais estável e rígido diz respeito à fixação dupla uma vez que apresenta menores deslocamentos, deformações e tensões. Além disso, é confirmado que as zonas mais crítica ocorrem na zona da osteotomia e na zona dos parafusos