Effect of ascorbic acid and epidermal growth factor in a rat tibia defect

Purpose: Bone repair aims to restore the anatomical, biomechanical, and functional integrity of the affected structure. Here we study the effects of ascorbic acid (AA) and epidermal growth factor (EGF) applied in a single dose and in combination on the repair of a noncritical bone defect model. Methods: Twenty-four rats were divided into four groups: an intact G-1 control group, and three groups that underwent a noncritical bone defect in the right tibia: G-2 treated with AA, G-3 treated with EGF, and G-4 treated with AA in combination with EGF. After 21 days of treatment, rats were sacrificed, the tibias were dissected and a destructive biomechanical analysis of three-point flexion test was performed in a universal testing machine; the values of stiffness, resistance, maximum energy, and energy at maximum load were statistically compared. Results: G-3 and G-4 recovered the biomechanical properties of strength and stiffness of an intact tibia 3 weeks after their application. Not so the energy and energy at maximum load. For G-2, only the stiffness of an intact tibia was recovered. Conclusion: EGF and AA-EGF applied to a noncritical bone defect in the rat tibia favors the recovery of bone resistance and stiffness.

A castor oil plant (Ricinus communis)-derived implant improves the biomechanical properties of noncritical bone defects

ABSTRACT Purpose The biomechanical properties of the polyurethanes implant material derived from castor oil plant (Ricinus communis) were evaluated in a noncritical bone defect model in rat tibia. Methods After three weeks of the implant application, the tibias were tested by means of the biomechanical three-point flexion test and resistance, rigidity, energy at maximum load and maximum energy were evaluated. Nonparametric statistical analysis was performed. Results It was found that the group that received the implant behaved the same as the intact control group and also showed a significant increase in maximum load compared to the spontaneous repair group. Conclusions Our results indicate that the tibias with the implant material in a noncritical bone defect recover normal biomechanical parameters in less time than spontaneously.

Analysis of behavior of forces in a pelvis-soft tissue mechanical model / Análisis del comportamiento de fuerzas en un modelo mecánico de pelvis-tejido blando

Pressure ulcers are tissue damage resulting from the constant pressure on the underlying soft tissue to bony prominences for long periods. Some of the most common ulcers are developed at the ischial tuberosities area (ITs). It has been found that stresses produced in the underlying tissue to the ITs may exceed 5 to 11 times the surface stresses, making it necessary to estimate the forces generated between the soft tissue and the ITs. However, it is not possible to determine these stresses in vivo in a patient, due to ethical reasons. This paper presents a mechanical model of the pelvis-soft tissue in order to study the behavior of contact forces. The model simulates the load on the ITs of a male subject of 70 kg weight and 1.70 m height, which were recorded for 8 min. The registered forces in the model were compared with the surface forces estimated from pressure records measured by the Force Sensing Array system in a patient with spinal cord injury. After 2 min, both forces measured in the model, and the ones estimated in the patient followed the trend described by Crawford during clinical measurements of pressures during sitting. It was also found in the model that measured forces below the ITs are higher than those measured below soft tissue, which suggests that the model may be valid for the study of the forces generated inside the tissue.

Las úlceras por presión son daños en el tejido, derivados de la presión constante por periodos prolongados sobre el tejido blando subyacente a una prominencia ósea, algunas de las úlceras más comunes se desarrollan en la zona de las tuberosidades isquiáticas (TI´s). Se ha detectado que esfuerzos generados en el tejido subyacente a las TI´s pueden exceder entre 5 a 11 veces a los esfuerzos superficiales, lo que hace necesario conocer las fuerzas que se generan entre el tejido blando y las TI´s, sin embargo medir estos esfuerzos in vivo en un sujeto, no es posible por razones éticas. Este trabajo presenta un modelo mecánico del sistema pelvis-tejido blando con la finalidad de estudiar el comportamiento de las fuerzas, el modelo simula la carga en las TI´s de un sujeto masculino de 70 kg y 1,70 m, en el cual se registraron por 8 min. Las fuerzas registradas en modelo fueron comparadas con las fuerzas superficiales estimadas a partir de los registros de presión medidas por el sistema Force Sensing Array, en un paciente con lesión medular. A partir de 2 min, tanto fuerzas medidas en el modelo, como estimadas en el paciente, siguen la tendencia descrita por Crawford para mediciones de presiones clínicas durante la sedestación, también se encontró en el modelo que las fuerzas medidas por debajo de las TI's son mayores a las medidas debajo del tejido blando; lo que sugiere que el modelo puede ser válido, para el estudio de las fuerzas que se generan al interior del tejido.

Modelo tridimensional de un fémur humano por medio del método del elemento finito / Tri-dimentional model of a human femur determined by the finite element method

El método del elemento finito nos permite observar la geometría del espécimen, las propiedades mecánicas de los materiales empleados y las condiciones de carga y frontera del modelo. Analizamos el fémur de un individuo masculino sano, de 27 años. Nuestra conclusión es que el fémur trabaja predominantemente en cargas de compresión y secundariamente en flexión.

Efecto del espesor de la capa de cemento en el componente femoral de una prótesis de Charnley: análisis biomécanico mediante el método del elemento finito / Mechanical effects of cement thickness around femoral component in Charnley prosthesis: a biomechanical analysis by the finite element method

Se analizan los esfuerzos y las deformaciones en el componente femoral de una prótesis de Charnley para cadera, cuando se aplican cargas fisiológicas. A partir de radiografías simples se determina la geometría bidimensional del fémur y se analiza su comportamiento cuando son aplicadas cargas que corresponden a la etapa de apoyo medio de la marcha. Se emplea el Método del Elemento Finito, en particular el paquete Ansys versión 5.3 (Ansys, Inc., Houston PA, E.U.A). Durante el Análisis se consideran tres distintos materiales: hueso trabecular, hueso cortical del canal medular y hueso cortical de las zonas medial y lateral del fémur. Posteriormente se elige el tamaño de prótesis adecuado para el hueso estudiado y se inserta en el modelo bidimensional del fémur. De igual forma, se desarrollan seis espesores de capa de cemento, las cuales varían de uno a seis milímetros. Se desea que los esfuerzos para el hueso sean similares que los correspondientes para el caso del fémur intacto, en tanto que los esfuerzos de menor intensidad son los preferidos cuando se trata de los materiales inertes: la prótesis y el cemento. De los espesores de la capa de cemento estudiados, el de tres milímetros presenta los menores esfuerzos para la prótesis y el cemento, en tanto que el hueso trabecular es el que se asemeja en mayor grado al caso del hueso intacto. Para el hueso cortical, los resultados mejores corresponden al espesor de 4 mm. Con base en el presente estudio se recomienda emplear espesores de la capa de cemento de 3 a 4 mm.

Biomecánica de un fémur sometido a carga. Desarrollo de un modelo tridimensional por medio del método del elemento finito / Biomechanics of a femur submitted to load. Development of a three-dimensional model by the finite element method

Se describe el desarrollo de un modelo tridimensional de un fémur humano por medio del método del elemento finito. La geometría del hueso se determinó a través de 60 cortes tomográficos practicados al fémur de un voluntario masculino, 27 años, 1.74 m, 70 kg de peso, aparentemente sano. Una vez digitalizados los cortes tomográficos, se alimentaron los datos obtenidos al software Ansys (Ansys Inc) versión 5.3. El modelo desarrollado constó de 9 507 elementos y de 16 032 nodos. Tanto las propiedades consideradas, así como las condiciones de carga y de frontera empleadas, fueron obtenidas de la literatura especializada en el tema. Se consideraron un total de cuatro fuerzas externas correspondientes a la reacción de la cadera y a los tres grupos musculares predominantes en la fase de apoyo medio. Se obtuvieron los patrones de esfuerzos de von Mises correspondientes a la aplicación de cuatro, tres, dos y una carga, con lo que es posible establecer el papel que juegan los músculos para absorber parte de las solicitaciones que se ejercen a los huesos. De igual forma este modelo servirá como referencia para estudiar diferentes casos en los que se apliquen prótesis e implantes para cadera

Placa-tornillo deslizante utilizada para el tratamiento de las fracturas intertrocantéreas. Estudio mécanico comparativo de tres distintas fabricaciones / Sliding screw and plating for treatment of intertrochanteric fractures. Comparative trial of three different trading marks of fabrication

En este estudio se determina la resistencia mecánica de tres distintos modelos de placastornillo deslizante que se emplean en la cirugía ortopédica para el tratamiento de las fracturas intertrocantéreas. Dos de ellas son de importación y una de fabricación nacional. Dichos implantes son ensayados a flexión estática siguiendo los parámetros establecidos en la norma ASTM F 384-73, tanto para el montaje de los implantes, como para la realización de las pruebas mismas. Los resultados obtenidos se comparan con trabajos previos de la literatura internacional, los cuales relacionan las cargas fisiológicas encontradas para la cadera, con la resistencia de los implantes ensayados. Se concluye que a pesar de mostrar una marca de implante una resistencia mecánica adecuada para emplearse aún para el tratamiento de las fracturas intertrocantéreas inestables. Por otra parte, los resultados muestran un elevado grado de variabilidad en el comportamiento mecánico de la placa-tornillo de origen nacional, lo cual es indicio de un deficiente control de calidad, mientras que los implantes de importación mostraron un menor grado de variabilidad