Application of 3D Printing Technology in the Treatment of Hoffa's Fracture Nonunion / Aplicação da tecnologia de impressão 3D no tratamento da pseudartrose da fratura de Hoffa

Abstract Objective To evaluate a proposed three-dimensional (3D) printing process of a biomodel developed with the aid of fused deposition modeling (FDM) technology based on computed tomography (CT) scans of an individual with nonunion of a coronal femoral condyle fracture (Hoffa's fracture). Materials and Methods Thus, we used CT scans, which enable the evaluation of the 3D volumetric reconstruction of the anatomical model, as well as of the architecture and bone geometry of sites with complex anatomy, such as the joints. In addition, it enables the development of the virtual surgical planning (VSP) in a computer-aided design (CAD) software. This technology makes it possible to print full-scale anatomical models that can be used in surgical simulations for training and in the choice of the best placement of the implant according to the VSP. In the radiographic evaluation of the osteosynthesis of the Hoffa's fracture nonunion, we assessed the position of the implant in the 3D-printed anatomical model and in the patient's knee. Results The 3D-printed anatomical model showed geometric and morphological characteristics similar to those of the actual bone. The position of the implants in relation to the nonunion line and anatomical landmarks showed great accuracy in the comparison of the patient's knee with the 3D-printed anatomical model. Conclusion The use of the virtual anatomical model and the 3D-printed anatomical model with the additive manufacturing (AM) technology proved to be effective and useful in planning and performing the surgical treatment of Hoffa's fracture nonunion. Thus, it showed great accuracy in the reproducibility of the virtual surgical planning and the 3D-printed anatomical model.

Resumo Objetivo Avaliar uma proposta de processo de impressão tridimensional (3D) de um biomodelo preparado com o auxílio da tecnologia de modelagem por deposição de material fundido (fused deposition modeling, FDM, em inglês) a partir de imagens de tomografia computadorizada (TC) de um indivíduo com pseudartrose de fratura coronal do côndilo femoral (fratura de Hoffa). Materiais e Métodos Para tanto, utilizamos imagens de TC, que permitem estudar a reconstrução volumétrica 3D do modelo anatômico, além da arquitetura e geometria óssea de sítios de anatomia complexa, como as articulações. Também permite o planejamento cirúrgico virtual (PCV) em um programa de desenho assistido por computador (computer-aided design, CAD, em inglês). Essa tecnologia possibilita a impressão de modelos anatômicos em escala real que podem ser utilizados em simulações cirúrgicas para o treinamento e a escolha do melhor posicionamento do implante de acordo com o PCV. Na avaliação radiográfica da osteossíntese da pseudartrose de Hoffa, verificou-se a posição do implante no modelo anatômico impresso em 3D e no joelho do paciente. Resultados O modelo anatômico impresso em 3D apresentou características geométricas e morfológicas semelhantes às do osso real. O posicionamento dos implantes em relação à linha de pseudartrose e pontos anatômicos foram bastante precisos na comparação do joelho do paciente com o modelo anatômico impresso em 3D. Conclusão A utilização do modelo anatômico virtual e do modelo anatômico impresso em 3D com a tecnologia de manufatura aditiva (MA) foi eficaz e auxiliou o planejamento e a realização do tratamento cirúrgico da pseudartrose da fratura de Hoffa. Desta forma, foi bastante preciso na reprodutibilidade do planejamento cirúrgico tanto virtual quanto no modelo anatômico impresso em 3D.

Avaliação biomecânica da fixação da fratura supracondiliana do fêmur comparando placa-lâmina 95º com DCS / Fixation of supracondylar femoral fractures: a biomechanical analysis comparingthe 95º blade plate and the dynamic condylar screw (DCS)

OBJETIVO: Demonstrar por meio de ensaios biomecânicos comparativos entre a placa-lâmina de 95º e o parafuso condilar dinâmico (Dynamic Condylar Screw - DCS), qual apresenta maior resistência às cargas compressivas e de flexão, bem como tentar correlacionar o tipo de falha apresentada durante os testes com cada um dos tipos de placa. MÉTODOS: Sessenta e cinco fêmures suínos foram submetidos a osteotomia em cunha de subtração medial de um centímetro (cm), na região metafisária distal do fêmur, com o objetivo de simular fratura supracondiliana instável. Foi realizada osteossíntese dessas peças, sendo 35 fixadas com placa-lâmina 95º e 30 com placas com DCS, submetendo-as a cargas em compressão axial e flexão. Outra variável estudada foi o tipo de falha apresentada em cada grupo com a tentativa de correlacioná-la com o tipo de placa. RESULTADOS: Os resultados não mostraram diferença estatisticamente significante na resistência biomecânica entre os dois tipos de placas ou entre o tipo de falha e a placa utilizada na osteossíntese. CONCLUSÃO: Os dois tipos de placas se comportam de maneira semelhante, embora haja um indicativo de que a placa-lâmina seja, no ensaio de flexão, superior à placa DCS. Não foi observada diferença entre o tipo de falha e o tipo de placa utilizada.

OBJECTIVE: to determine, by means of comparative biomechanical tests between the 95o angled blade plate and the dynamic condylar screw (DCS), the one that presents greater compressive load resistance and flexion, and to correlate the failure type presented during the tests with each type of plate. METHODS: Sixty-five porcine femurs were submitted to a 1 cm medial wedge osteotomy, in the metaphysic, to simulate an unstable supracondylar femoral fracture. Osteosynthesis of these pieces was performed: 35 were fixated with a 90o lateral blade plate, and 30 with DCS plates. Another variable studied was the failure type presented in each group, attempting to correlate this with the type of plate. RESULTS: The results showed no statistically significant differences in biomechanical resistance between the two types of plates, or between the failure type and the plate type used in the osteosynthesis. CONCLUSION: THE TWO TYpes of plate behaved in a similar fashion. However, the angled blade plate proved to be superior to the DCS in the flexion test. No statistical difference was observed in failure type or type of plate used.

Avaliação da variação da temperatura cutânea, proteína C reativa e velocidade de hemossedimentação na artroplastia total do joelho primária, isenta de complicações / Evaluation of skin temperature, reactive C protein, and hemosedimentation speed variation in uncomplicated primary knee total arthroplasty

OBJETIVO: Estudar a variação dos valores da temperatura cutânea (deltaT) do sítio operatório, da proteína C reativa (PCR) e da velocidade de hemossedimentação (VHS) em pacientes submetidos a artroplastia total do joelho (ATJ) primária, tentando estabelecer correlação entre suas curvas ao longo do tempo. MATERIAL E MÉTODOS: Esse estudo clínico prospectivo, avaliou 29 pacientes acompanhados por 12 semanas, sendo aferida a temperatura cutânea em ambos os joelhos e realizada dosagem sérica da PCR e VHS. RESULTADOS: Após a comparação entre as variáveis testadas (deltaT, PCR e VHS), observou-se tanto para o teste de Pearson (avaliação paramétrica), quanto para o de Spearman (avaliação não-paramétrica) que não houve correlação estatística entre elas. A variação da temperatura cutânea segue um padrão diferente do observado tanto para a PCR quanto para a VHS, não existindo correlação entre as curvas. Foi estabelecida a curva padrão das três variáveis, verificando-se redução estatisticamente significativa nos valores da PCR e da VHS entre o pré e o pós-operatório. CONCLUSÃO: Não foi observada correlação entre a temperatura cutânea e os níveis de VHS e PCR em pacientes submetidos a ATJ primária, isenta de complicações.

OBJECTIVE: To study the variation of skin temperature values (deltaT) on operative site, of reactive C protein (RCP) and of hemosedimentation speed (HSS) in patients submitted to primary knee total arthroplasty (KTA), in an attempt to establish a correlation among its curves over time. MATERIALS AND METHODS: This prospective clinical study evaluated 29 patients followed up during 12 weeks, with measurements of skin temperature in both knees and RCP and HSS serum dosages. RESULTS: After comparing the variables tested (deltaT, RCP and HSS), no statistical correlation was observed for both the PearsonÆs test (parametric test) and the SpearmanÆs test (non-parametric test) among variables. Skin temperature variation follows a different pattern from that observed both for RCP and for HSS, with no correlation among curves. A standard curve was established for the three variables, and a statistically significant reduction was seen in RCP and HSS values from pre- to post-operative period. CONCLUSION: No correlation was observed between skin temperature and HSS and RCP levels in patients submitted to uncomplicated primary KTA.