Estudo de alternativas de fixação de implantes intramedulares poliméricos

O tratamento de fraturas ósseas são procedimentos corriqueiros na clínica ortopédica humana e veterinária. As fraturas em ossos longos (p. ex. fêmur, úmero, tíbia) ocorrem com frequência tanto em humanos como em animais domésticos e demandam técnicas específicas de estabilização. Hastes intramedulares, confeccionadas com materiais biocompatíveis, têm sido reconhecidas como adequadas no tratamento de fraturas de ossos longos. O desenvolvimento de artefatos, que apresentem as necessárias características de biocompatibilidade e resistência mecânica às demandas de estabilização óssea, exige o entendimento do comportamento biomecânico do sistema músculo-esquelético. Este trabalho investigou o efeito de diferentes estratégias de fixação, de uma haste intramedular, sobre o comportamento mecânico de um implante polimérico aplicado na redução de uma fratura femoral em bezerros. Avaliou-se ainda o desempenho de quatro materiais poliméricos utilizados para a fabricação das hastes intramedulares. Foram utilizados neste estudo cinco animais machos Holstein com peso médio (± DP) de 62,8 ± 20,4 kgf e idade 74 ± 15 dias. Com base no modelo sólido do fêmur, foram construídos dezesseis modelos para simular uma fratura simples oblíqua. Os modelos foram divididos em quatro grupos, sendo cada grupo de quatro modelos associado a uma estratégia de fixação diferente. Os modelos foram testados sob a mesma condição de carregamento que simulavam um bezerro na condição de transição (posição de decúbito para a posição estática). As tensões máximas do osso e do implante foram comparadas com as tensões de escoamento e ruptura dos materiais utilizados para a construção das hastes (poliacetal, polipropileno, poliamida VI e material compósito com matriz de poliéster reforçado com fibra de vidro). As maiores tensões no implante foram encontradas nos parafusos e na interface entre o parafuso e a haste. O desempenho dos implantes foi influenciado pelo material e pela estratégia de fixação. As análises do modelo de elementos finitos demonstraram que todos os materiais poliméricos analisados forneceram resistência suficiente para tolerar as cargas impostas ao fêmur, quando uma estratégia de fixação adequada foi aplicadaThe treatment and the reduction of bone fractures are usual procedures in human and veterinary orthopedic clinics. Fractures of long bones (e.g., femur, humerus, tibia) occur frequently both in humans and domestic large animals, requiring specific techniques of stabilization. Intramedullary nails, made from biocompatible materials, have been recognized as suitable for the treatment of long bone fractures. The development of prosthesis, presenting the necessary biocompatibility and mechanical strength to support bone stabilization demands, requires the understanding of the biomechanical behavior of the musculoskeletal system. To investigate the effect of different fixation strategies of the intramedullary interlocking nail (IIN) on the mechanical behavior of a polymeric implant applied for femoral fracture fixation in calves. It was also evaluated the performance of four polymeric materials used for the manufacture of intramedullary nails. Five Holstein male animals with a mean weight (± SD) of 62.8 ± 20.4 kgf and aged 74 ± 15 days were used in this study. Based on the solid model of the femur, sixteen models were built to simulate an oblique simple fracture. The models were divided into four groups, with each group of four models being associated with a different fixation strategy. Models were tested under the same loading condition that simulated a calf in the transition (decubitus position to static position) condition. Maximum bone and implant stresses were compared to yield and rupture stresses of specific materials (polyacetal, polypropylene, polyamide VI and a glass fiber-reinforced polymer). The largest stresses in the implant were found in the screws and at the interface between the screw and the nail. The performance of implants was influenced by the material and fixation strategy. The finite element method (FEM) model analyses demonstrated that all polymeric materials analyzed provided sufficient resistance to tolerate the loading forces imposed on the femur when an adequate fixation strategy was applied