Resistência mecânica às forças de tração e flexão: proposta de novo desenho para os pinos de Schanz dos fixadores externos monolaterais / Mechanical resistance to traction and flexion forces: proposal of a new design for Schanz pins of single-side external fixators

OBJETIVO: Determinar a resistência mecânica à tração e à flexão de três modelos de pinos de Schanz, dois disponíveis no Brasil e o proposto neste estudo: o cônico com 4,0 a 5,0mm de diâmetro máximo, o pino com diâmetro de 5,0mm, comprimento de rosca de 40mm e alma de 3,2mm e o proposto neste trabalho, com 5,0mm de diâmetro, alma de 3,2mm e comprimento de rosca de 15mm, com o propósito de apontar o mais eficaz. MÉTODOS: Foram construídos 48 corpos de provas, distribuídos em seis grupos com oito corpos cada. A resistência à tração foi testada nos grupos 1, 2 e 3 utilizando-se uma máquina de tração de fabricação ITM®. Para verificar a resistência à flexão, nos grupos 4, 5 e 6, foram usados um perfurador de bancada, marca Cardoso® FFC-20 na instalação do pino e, em seguida, a máquina universal de ensaios ZD100PU. RESULTADOS: Nos testes de tração os pinos cônicos suportaram a tração média de 98,462kgf; os de rosca uniforme longa (40mm), 283,70kgf; e os pinos propostos com rosca uniforme de 15mm, a força média de 116,947kgf. A diferença estatística não foi significante entre os grupos. Nos testes de flexão, os pinos cônicos resistiram à força de 6,563kgf; os pinos com rosca uniforme de 40mm, à força média de 6,177kgf; e os pinos propostos, à força média de 30,275kgf, existindo diferença significativa com os grupos anteriores. CONCLUSÕES: Os três modelos de pinos de Schanz apresentaram resistência equivalente à tração e o modelo proposto - comprimento de rosca de 15mm - é significativamente mais resistente às forças de flexão.

OBJECTIVE: To determine the mechanical resistance to traction and flexion of three models of Schanz pins, two of them available in Brazil, and the one proposed in this study: a conic pin with 5.0 mm diameter, 40 mm thread length, 3.2 mm bore, and the one proposed in this paper, with 5.0 mm in diameter, 3.2 mm bore, and 15 mm thread length, in order to show which one is the most effective. METHODS: The authors built 48 test samples divided in six groups, with eight sample per group. Traction strength was tested in groups 1, 2, and 3 using a traction machine manufactured by ITM®. To check flexion strength in groups 4, 5, and 6, they used a bench perforator manufactured by Cardoso® FFC-20 in the pin installation, and then the Universal Assay Machine ZD100PU. RESULTS: In traction tests, the conic pins stood a mean traction of 98.462 kgf, those with uniform long thread (40 mm) 283.70 kgf, and the proposed pins with uniform thread of 15 mm, stood the mean strength of 116.947 kgf. The statistic difference among the groups was not significant. In the flexion test, the conic pins stood a strength of 6.563 kgf, the pins with uniform thread of 40 mm stood the mean strength of 6.177 kgf, and the proposed pins stood the mean strength of 30.275 kgf, there being a significant difference when compared to the previous groups. CONCLUSIONS: The three models of Schanz pins presented equivalent traction strength, and the proposed model - thread length of 15 mm - is significant more resistant to flexion strengths.

Avaliação da resistência mecânica de três diferentes pinos de Schanz às forças de torção em montagens do fixador externo monolateral / Mechanical resistance evaluation of three different Schanz screws to torsion forces in monolateral external fixation assemblies

OBJETIVO: O objetivo deste estudo é avaliar a resistência mecânica de três montagens de fixador externo linear utilizando pinos de 4,5 mm e de 5,5 mm com alma 3,2mm, e de 5,5 mm com alma de 4,5 mm no setor rosqueado dos pinos. MATERIAL E MÉTODOS: Foram montados fixadores externos lineares em tubos de polipropileno de 500 mm, com um corte obliquo a 45° no seu centro, com dois pinos de Schanz em cada segmento. Foram estudados 18 corpos de prova, divididos em três grupos de seis peças cada. No grupo 1 foram utilizados pinos de Schanz de 4,5 mm, no grupo 2 pinos de 5,5 mm ambos com alma de 3,2 mm e no grupo 3 pinos de 5,5 mm com alma de 4,5 mm de diâmetro. Os testes mecânicos foram realizadas em máquina de torção MT-100, e as medidas de resistência realizadas com 4,5°, 9,0°, 13,5° e 18,0° de torção. RESULTADOS: Os pinos de Schanz de 4,5 mm e alma de 3,2 mm mostraram como média de resistência para as torções de 4,5°, 9,0°, 13,5° e 18,0°, respectivamente: 12,0 N/mm, 21,0 N/mm, 33,0 N/mm e 46,0 N/mm. Os pinos de 5,5 com alma de 3,2 mm mostraram como resistência média: 13,2 N/mm, 25,3 N/mm, 40,0 N/mm e 51,2 N/mm, respectivamente. Os testes com os pinos de Schanz de 5,5 mm com alma de 4,5 mm mostraram resistência média de: 15,2 N/mm, 33,5 N/mm, 53,0 N/mm e 70,0 N/mm. Estudo estatístico com o teste da Análise de Variância e o teste de Bonferroni mostraram ausência de diferença estatisticamente significante entre os grupos com pinos com diâmetro da alma da parte roscada de 3,2mm (de 4,5 mm e 5,5 mm). Houve diferença estatisticamente significante (alfa <0,05) entre o grupo com pinos de 5,5 mm com alma 4,5 mm e os outros dois. CONCLUSÕES: 1- Não houve diferença estatisticamente significante entre as montagens de fixador externo linear com pinos de Schanz de 4,5 mm e 5,5 mm com alma de 3,2 mm, aos esforços de torção. 2- A montagem do fixador externo linear com pinos de Schanz de 5,5 mm com alma de 4,5 mm mostrou resistência mecânica maior à torção, estatisticamente significante, em relação aos outros dois grupos.