Retrieval Analysis em insertos acetabulares de polietileno de ultra-alto peso molecular para próteses de quadril

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.O desempenho clínico dos implantes de Artroplastia total de quadril - ATQ pode ser comprometido pela falha do inserto acetabular polimérico devido ao desgaste, deformação plástica, ou outros mecanismos de danos. As técnicas de retrieval analysis, coletando e analisando informações sobre a falha, é capaz de identificar possíveis causas de complicações clínicas. Esta dissertação de mestrado apresentou uma retrieval analysis de sete insertos acetabulares de polietileno de ultra-alto peso molecular - UHMWPE (n = 7) recuperados após revisão de ATQ devido soltura asséptica, soltura séptica, fratura periprotética e instabilidade do inserto. Os danos macroscópicos foram investigados por análise visual e registro de estereoscopia. As propriedades microscópicas foram investigadas por análises físico-químicas como espectroscopia de infravermelho com transformação de Fourier - FTIR, calorimetria diferencial de varredura - DSC, teste de inchamento, microscopia eletrônica de varredura - MEV e espectroscopia por energia dispersiva - EDS. Danos na forma de riscos, deformação plástica, amarelamento, delaminação, colisão e abrasão na superfície do material foram identificados por estereoscopia. Imagens MEV dos insertos mostraram bolhas, rachaduras, delaminação, crateras e partículas incrustadas na superfície do revestimento. A análise EDS sugeriu que as partículas encontradas na superfície do Inserto A04 eram detritos metálicos do colo femoral. A análise DSC indicou valores de cristalinidade em regiões próximas à superfície interna do acetábulo variando de 40% a 60%. Além disso, a cristalinidade do interior do material foi medida variando de 33% a 55%. O DSC indicou regiões de elevada cristalinidade atingindo valores de 70% em camadas subsuperficiais. A análise por FTIR indicou um índice de oxidação variando de 0 a 8,29. Assim como a cristalinidade, o FTIR indicou elevados valores de índice de oxidação atingindo 2,46 na subsuperfície. O teste de inchamento indicou a razão de inchamento, que variou de 1,89 a 12,18. Avaliando os dados clínicos, as análises de desgastes e as análises das propriedades físico-químicas, foi possível observar, todo o cenário de desgaste do implante e constatar que uma mesma causa clínica poderia ser resultado de diferentes fenômenos ocorridos com o implante. Em conclusão uma melhor compreensão das razões que levam a uma revisão de ATQ, indica pontos de desenvolvimentos e aperfeiçoamentos.Abstract: The clinical performance of implants of Total Hip arthroplasty - THA may be compromised by polymeric acetabular liner failure due to wear, plastic flow or other damage mechanisms. The techniques of retrieval analysis, which collect and analyze information about the failure, are able to identify possible causes of clinical complications. This Master?s dissertation presented a retrieval analysis of seven Ultra High Molecular Weight Polyethylene - UHMWPE acetabular liners (n = 7) retrieved after ATQ revision due to aseptic loosening, septic loosening, periprosthetic fracture and insert instability. Macro damages were investigated through visual examination and stereoscopy register. Micro properties were investigated through Fourier Transformation Infrared - FTIR, Differential Scanning Calorimetry - DSC, Swell Test, Scanning Electronic Microscope - SEM, and Energy Differential Scanning - EDS. Damages such as scratches, plastic flow, yellowing, delamination, impingement and abrasion on the material surface were identified by stereoscopy. SEM images of the liners showed bubbles, cracking, delamination, craters and particles incrusted on the surface of the liner. EDS suggested that the particles found on the surface of the Liner A04 were metal debris of the stem neck. DSC analysis indicated crystallinity of the liner on the surface varying from 40% to 60%. Moreover, the crystallinity from the bulk of the material was measured and varied from 33% to 55%. DSC has indicated peaks of crystallinity reaching 70% in the subsurface layer. FTIR analysis indicated oxidation index varying from 0 to 8.29. As to crystallinity, FTIR indicated high oxidation peaks reaching 2.46 in the subsurface. The swell test indicated the swell ration, which varied from 1.89 to 12.18. Connecting the clinical data, wear analysis and physical chemichal properties analysis, it was possible to visualize the whole scenario for liner failure, in which the same clinical cause could be resulted by different phenomena occurred with the implant. In conclusion, a better understanding of the reason which leads to na THA revision indicates the points of development and improvements