Evaluation of ankle movements on a sudden inversion platform / Evaluación de los movimientos del tobillo en la plataforma de inversión súbita / Avaliação dos movimentos do tornozelo na plataforma de inversão súbita

ABSTRACT Introduction: Ankle sprains are frequent in sports activities and can lead to joint instability with clinical and performance consequences. Sudden ankle inversion platforms have been used to study the mechanism of ankle sprain. Objectives: To test a static platform that simulates the movement of ankle sprain (sudden inversion) in soccer players. Methods: A platform was developed to perform the sudden movement of an ankle sprain dissociated in three axes: inversion, plantar flexion, and medial rotation. A computer program was also created to read the angular velocity and the time to reach the maximum amplitude of the three axes of movement, synchronized with the platform movements. Thirty soccer players without ankle sprains were evaluated on the sudden inversion platform. Each athlete performed 10 randomly initiated tests, with five per leg. Results: There was no statistical difference in angular velocity or time to reach maximum range of motion of plantar flexion and medial rotation between the tests. During the tests, the angular velocity of the inversion increased. Conclusion: The sudden static platform evaluated the movements performed by the ankle during the sprain reliably in the 10 tests with no difference in the mechanical behavior. Level of evidence I; Therapeutic studies - Investigation of treatment outcomes.

RESUMEN Introducción: El esguince de tobillo es frecuente en las actividades deportivas y puede provocar inestabilidad articular con consecuencias clínicas y de desempeño. Se han utilizado plataformas de inversión súbita del tobillo para estudiar el mecanismo del esguince de tobillo. Objetivos: Probar una plataforma estática que simule el movimiento de esguince de tobillo (inversión súbita) en jugadores de fútbol. Métodos: La plataforma fue desarrollada para realizar el movimiento brusco del esguince de tobillo disociado en tres ejes: inversión, flexión plantar y rotación medial. También se creó un programa informático para leer la velocidad angular y el tiempo para alcanzar la máxima amplitud de los tres ejes de movimiento, sincronizados con los movimientos de la plataforma. Treinta futbolistas sin esguince de tobillo fueron evaluados en la plataforma súbita. Cada atleta realizó 10 pruebas, iniciadas al azar, cinco en cada pierna. Resultados: Entre las pruebas, no hubo diferencias estadísticas en las velocidades angulares y el tiempo para alcanzar la amplitud máxima de los movimientos de flexión plantar y rotación medial. Durante las pruebas, la velocidad angular de la inversión aumentó. Conclusión: La plataforma estática súbita, evaluada en 10 intentos, fue confiable para evaluar los movimientos realizados por el tobillo durante el esguince, y no hubo diferencias en el comportamiento mecánico. Nivel de Evidencia I; Estudios terapéuticos - Investigación de los resultados del tratamiento.

RESUMO Introdução: A entorse do tornozelo é frequente nas atividades esportivas, podendo levar à instabilidade articular com consequências clínicas e de desempenho. As plataformas de inversão súbita do tornozelo têm sido usadas para estudar o mecanismo de entorse do tornozelo. Objetivos: Testar uma plataforma estática que simule o movimento de entorse do tornozelo (inversão súbita) em jogadores de futebol. Métodos: A plataforma foi desenvolvida para realizar o movimento súbito da entorse de tornozelo dissociado em três eixos: inversão, flexão plantar e rotação medial. Também foi criado um programa de computador para leitura da velocidade angular e do tempo para atingir a amplitude máxima dos três eixos de movimento, sincronizados com os movimentos da plataforma. Trinta jogadores de futebol sem entorse de tornozelo foram avaliados na plataforma súbita. Cada atleta fez 10 testes, iniciados de forma aleatória, sendo cinco em cada perna. Resultados: Entre os testes, não houve diferença estatística das velocidades angulares e tempo para atingir a amplitude máxima do movimento de flexão plantar e rotação medial. Durante os testes, a velocidade angular da inversão aumentou. Conclusão: A plataforma estática súbita, avaliada em 10 tentativas, foi confiável para avaliar os movimentos executados pelo tornozelo durante a entorse, e não houve diferença de comportamento mecânico. Nível de evidência I; Estudos terapêuticos - Investigação dos resultados do tratamento.

A biomechanical comparison of matched four-strand and five-strand semitendinosus-gracilis grafts / Estudo biomecânico comparativo entre enxertos quádruplos e quíntuplos pareados de tendões dos músculos semitendíneo e grácil / Estudio biomecânico comparativo entre injertos de tendones semitendinoso e gracilis cuádruple e quíntuple

ABSTRACT Introduction: Recent studies have shown that the likelihood of semitendinosus-gracilis graft rupture is inversely correlated to its diameter. A graft can be prepared in a five-strand or four-strand fashion to increase its diameter. However, the biomechanical superiority of five-strand semitendinosus-gracilis grafts is still under debate. Objective: This study aimed to evaluate the biomechanical characteristics of matched four-strand and five-strand human semitendinosus-gracilis grafts. Methods: We evaluated semitendinosus-gracilis tendons harvested from ten fresh human male and female cadavers, aged 18-60 years. Four-strand or five-strand grafts were prepared with the tendons and fixed to wooden tunnels with interference screws. Each graft was submitted to axial traction at 20 mm/min until rupture; the tests were donor matched. Data were recorded in real time and included the analysis of the area, diameter, force, maximum deformation and stiffness of the grafts. Results: The diameter, area and tunnel size were significantly greater in the five-strand grafts than in the four-strand grafts. There were no significant differences in biomechanical properties. The area and diameter of the graft were positively correlated to stiffness, and inversely correlated to elasticity. There was no significant correlation between graft size and maximum force at failure, maximum deformation or maximum tension. Conclusion: Five-strand hamstring grafts have greater area, diameter and tunnel size than four-strand grafts. There were no significant differences in biomechanical properties. In this model using interference screw fixation, the increases in area and diameter were correlated with an increase in stiffness and a decrease in elasticity. Level of evidence V; biomechanical study.

RESUMEN Introducción: Estudios recientes demostraron que la probabilidad de ruptura de los injertos semitendinoso y gracilis (STG) durante el pos operatorio de reconstrucción de ligamento cruzado anterior (LCA) está inversamente correlacionada a su diámetro. Un injerto puede ser preparado para obtener cuatro o cinco hebras para aumentar su diámetro, pero la superioridad biomecanica de los injertos STG de cinco hebras aún se mantiene en discusión. Objetivo: Evaluar las características biomecánicas de los injertos STG de humanos de cuatro o cinco hebras por pares. Métodos: Fueron evaluados tendones STG de diez cadaveres masculinos y diez cadaveres femeninos frescos, entre los 18 y 60 años. Los injertos de cuatro y cinco hebras fueron fijados en túneles de madera con tornillos de interferencia. Cada injerto fue sometido a una tracción axial de 200mm/min hasta su ruptura; estos tendones fueron separados por pares de acuerdo con sus donadores. Los datos fueron registrados en tiempo real y incluyeron el análisis del área del injerto, diámetro, fuerza, deformación máxima y rigidez. Resultados: Los resultados sobre el diámetro, el área y el tamaño del túnel fueron significativamente mayores en los injertos de cinco hebras que en los de cuatro. No existieron diferencias significativas en las propiedades biomecánicas. El área y el diámetro del injerto fueron correlacionados positivamente con la rigidez e inversamente con la elasticidad. No existió correlación significativa entre el tamaño del injerto y la fuerza máxima al momento de la falla, Máxima deformación o máxima tensión. Conclusión: Los injertos de isquiotibiales de cinco hebras tienen una área, diámetro y tamaño de túnel más grande que los injertos de cuatro hebras. No hubieron diferencias biomecánicas significativas. Los aumentos de área y diámetro en este modelo con la fijación de tornillo de interferencia fueron correlacionados con aumento de en la rigidez y una disminución en la elasticidad. Nivel de evidencia V; estudio biomecánico.

RESUMO Introdução: Estudos recentes demonstraram que a probabilidade de ruptura do enxerto dos tendões do semitendíneo e do grácil (STG) é correlacionada inversamente com seu diâmetro. Um enxerto pode ser preparado de forma quádrupla ou quíntupla para se aumentar o diâmetro. No entanto, a superioridade biomecânica dos enxertos STG quíntuplos ainda está em debate. Objetivo: Este estudo teve como objetivo avaliar as características biomecânicas dos enxertos STG humanos quádruplos ou quíntuplos pareados. Métodos: Foram avaliados tendões STG retirados de dez cadáveres masculinos e femininos frescos, com idades entre 18 e 60 anos. Os enxertos quádruplos ou quíntuplos foram preparados com os tendões e fixados em túneis de madeira com parafusos de interferência. Cada enxerto foi submetido à tração axial a 20 mm/min. até a ruptura; os testes foram pareados de acordo com os doadores. Os dados foram registrados em tempo real e incluíram a análise de área, diâmetro, força, deformação máxima e rigidez dos enxertos. Resultados: O diâmetro, a área e o tamanho do túnel foram significativamente maiores nos enxertos quíntuplos do que nos enxertos quádruplos. Não houve diferenças significativas nas propriedades biomecânicas. A área e o diâmetro do enxerto foram correlacionados positivamente com a rigidez e inversamente com a elasticidade. Não houve correlação significativa entre o tamanho do enxerto e a força máxima na falha, deformação máxima ou tensão máxima. Conclusão: Os enxertos quíntuplos dos músculos isquiotibiais têm maior área, diâmetro e tamanho do túnel do que os enxertos quádruplos. Não houve diferenças significativas nas propriedades biomecânicas. Neste modelo de fixação com parafuso de interferência, aumentos da área e do diâmetro foram correlacionados com o aumento da rigidez e a diminuição na elasticidade. Nível de evidência V; Estudo Biomecânico.

Thick Graft Versus Double-Bundle Technique on Posterior Cruciate Ligament Reconstruction: Experimental Biomechanical Study with Cadavers / Enxerto espesso versus técnica de duplo feixe na reconstrução do ligamento cruzado posterior: Estudo experimental biomecânico com cadáveres

Abstract Objective To evaluate the biomechanical effect of graft thickness compared with the double-bundle technique on posterior cruciate ligament (PCL) reconstruction in human cadaveric knees. Methods A total of 9 human cadaveric knees were tested in 5 conditions: intact knee (INT); single-bundle reconstruction with a 10-mm quadriceps tendon (SB); double-bundle reconstruction with a 10 mm-quadriceps tendon for the anterolateral bundle and a 7-mm doubled semitendinosus tendon for the posteromedial bundle (DB); single-bundle reconstruction with a 10-mm quadriceps tendon plus a 7-mm doubled semitendinosus tendon (SBT); and PCL-deficient (NoPCL). The posterior tibial translation (PTT) was measured in response to a 134-N posterior tibial load at 0º, 30º, 60º e 90º of knee flexion. Results The PTT values of the DB and SBT techniques were always significantly lower (better stability) than those of the SB technique. The PTT values of the SBT technique were significantly lower than those of the DB technique at 60º (p = 0.005) and 90º (p = 0.001). Conclusions Graft enlargement improves knee stability in isolated PCL reconstructions, whereas the graft division in the two-bundle technique worsens this stability at 60º and 90º of knee flexion. The findings of the present study suggest that knee stability in PCL reconstructions may be improved with the use of thicker grafts in the SB technique rather than performing the DB technique.

Resumo Objetivo Avaliar o efeito biomecânico da espessura do enxerto em comparação com a técnica do duplo feixe na reconstrução do ligamento cruzado posterior (LCP) em joelhos de cadáveres humanos. Métodos Um total de 9 joelhos de cadáveres humanos foram testados em 5 condições: joelho intacto (INT); reconstrução com um único feixe com tendão de quadríceps de 10 mm (Rec 1); reconstrução com duplo feixe com um tendão de quadríceps de 10 mm para o feixe anterolateral e um tendão duplo do semitendíneo de 7 mm para o feixe póstero-medial (Rec 2); reconstrução com um único feixe mais espesso, usando um tendão de quadríceps de 10 mm mais o tendão duplo do semitendíneo de 7 mm (Rec M); e joelho com lesão isolada do LCP (Lesionado). O limite do deslocamento posterior da tíbia (LDPT) foi medido em resposta a uma carga tibial posterior de 134 N a 0º, 30º, 60º e 90º de flexão do joelho. Resultados O LDPT das técnicas Rec 2 e Rec M foi sempre significativamente menor (melhor estabilidade) do que o LDPT da Rec 1. O LDPT da Rec M foi significativamente menor do que o LDPT da Rec 2 a 60º (p = 0,005) e a 90º (p = 0,001). Conclusões O aumento da espessura do enxerto na reconstrução das lesões isoladas do LCP melhora significativamente a estabilidade, enquanto a divisão do enxerto para reconstruir os dois feixes piora a estabilidade da reconstrução a 60º e 90º de flexão do joelho. As descobertas do presente estudo sugerem que a estabilidade da reconstrução do LCP pode ser melhorada com o uso de enxertos mais espessos em uma técnica de feixe único, em lugar da reconstrução de duplo feixe.

Axial compressive strength of human vertebrae trabecular bones classified as normal, osteopenic and osteoporotic by quantitative ultrasonometry of calcaneus

Abstract Introduction Biomechanical assessment of trabecular bone microarchitecture contributes to the evaluation of fractures risk associated with osteoporosis and plays a crucial role in planning preventive strategies. One of the most widely clinical technics used for osteoporosis diagnosis by health professionals is bone dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA). However, doubts about its accuracy motivate the introduction of congruent technical analysis such as calcaneal ultrasonometry (Quantitative Ultrasonometry - QUS). Methods Correlations between Bone Quality Index (BQI), determined by calcaneal ultrasonometry of thirty (30) individuals classified as normal, osteopenic and osteoporotic, and elastic modulus (E) and ultimate compressive strength (UCS) from axial compression tests of ninety (90) proof bodies from human vertebrae trabecular bone, which were extracted from cadavers in the twelfth thoracic region (T12), first and fourth lumbar (L1 and L4). Results Analysis of variance (ANOVA) showed significant differences for E (p = 0.001), for UCS (p = 0.0001) and BQI. Spearman's rank correlation coefficient (rho) between BQI and E (r = 0.499) and BQI and UCS (r = 0.508) were moderate. Discussion Calcaneal ultrasonometry technique allowed a moderate estimate of bone mechanical strength and fracture risk associated with osteoporosis in human vertebrae.

Método de ensaio biomecânico para análise da isometricidade na reconstrução do ligamento patelofemoral medial / Biomechanical access method for analyzing isometricity in reconstructing the medial patellofemoral ligament

OBJETIVO: Apresentar um dispositivo biomecânico para o estudo da reconstrução do ligamento patelofemoral medial (LPFM) e sua isometricidade. MÉTODOS: Foi desenvolvido um sistema biomecânico acessível, que permite a aplicação de forças fisiológicas e não fisiológicas no joelho, através de um braço mecânico e aplicação de pesos e contrapesos, possibilitando a execução de diferentes estudos, além de ter um sistema de medidas bastante preciso de aferição de distâncias entre diferentes estruturas para análise dos experimentos. Este artigo descreve a montagem deste sistema, além de sugerir algumas aplicações práticas. Foram estudados seis joelhos de cadáveres. Os joelhos foram preparados em uma máquina de ensaios desenvolvida no Laboratório de Biomecânica do IOT HC FMUSP, que permitiu a avaliação dinâmica do comportamento patelar, quantificando a sua lateralização entre 0 e 120 graus. A diferença entre as distâncias encontradas, com e sem carga, aplicada na patela foram agrupadas segundo o ângulo de fixação do enxerto (0°, 30°, 60° e 90°) e situação do joelho (íntegro, reconstruído e lesado). RESULTADOS: Houve uma tendência em ocorrer menor desvio lateral em ângulos de fixação acima de 30 graus de flexão, principalmente entre os ângulos entre 45° e 60° graus de flexão, após a reconstrução. Para os demais ângulos não houve significância estatística. CONCLUSÃO: O método desenvolvido é uma ferramenta útil para os estudos da articulação patelofemoral, além de ter um sistema de medidas bastante preciso de aferição de distâncias entre diferentes estruturas e permitir a sua utilização em instituições com menos recursos disponíveis.

OBJECTIVE: To present a biomechanical device for evaluating medial patellofemoral ligament (MPFL) reconstruction and its isometricity. METHODS: An accessible biomechanical method that allowed application of physiological and non-physiological forces to the knee using a mechanical arm and application of weights and counterweights was developed, so as to enable many different evaluations and have a very accurate measurement system for distances between different structures, for analysis on experiments. This article describes the assembly of this system, and suggests some practical applications. Six cadaver knees were studied. The knees were prepared in a testing machine developed at the Biomechanics Laboratory of IOT-HCFMUSP, which allowed dynamic evaluation of patellar behavior, with quantification of patellar lateralization between 0° and 120°. The differences between the distances found with and without load applied to the patella were grouped according to the graft fixation angle (0°, 30°, 60° or 90°) and knee position (intact, damaged or reconstructed). RESULTS: There was a tendency for smaller lateral displacement to occur at fixation angles greater than 30 degrees of flexion, especially between the angles of 45° and 60° degrees of flexion, after the reconstruction. For the other angles, there was no statistical significance. CONCLUSION: The method developed is a useful tool for studies on the patellofemoral joint and the MPFL, and has a very accurate measurement system for distances between different structures. It can be used in institutions with fewer resources available.

Sutura simples e âncora em quadris de coelhos / Simple suture and anchor in rabbit hips

OBJETIVO: Por meio de ensaios biomecânicos, comparar as capsulorrafias com sutura simples e com âncoras, em quadris de coelhos. MÉTODO: Foram utilizados 13 coelhos, 26 quadris, todos machos da raça Nova Zelândia albinos (Oryctolaguscuniculus). Inicialmente, realizamos um projeto piloto em três coelhos (seis quadris). Este experimento constou de 10 coelhos, divididos em 2 grupos: o Grupo 1 submetido à capsulorrafia (quadris direito e esquerdo) com sutura simples utilizando fio absorvível de ácido poliglicólico e o Grupo 2 submetido a capsulorrafia (quadris direito e esquerdo) com âncora de titânio. Após o período de quatro semanas de operados, todos animais foram submetidos à eutanásia e seus quadris congelados. Após um descongelamento prévio das peças, no mesmo dia das análises biomecânicas, foram avaliados os parâmetros de rigidez, força máxima, deformidade máxima e energia. RESULTADOS: Não houve diferença estatisticamente significante em relação à força no limite de proporcionalidade, rigidez e força máxima entre os grupos com sutura simples e com âncora. CONCLUSÃO: Por meio dos ensaios biomecânicos, tendo como parâmetro a rigidez, a força máxima, a deformidade máxima e a energia, ficou demonstrado que as capsulorrafias em quadris de coelhos com sutura simples e com âncora são semelhantes entre si. Nível de Evidência II, Estudo Prospectivo Comparativo.

OBJECTIVE: Using biomechanical studies, this research aims to compare hip capsulorrhaphy in rabbits, carried out with two different techniques: capsulorrhaphy with simple sutures and with anchors. METHOD: Thirteen New Zealand Albino (Oryctolaguscuniculus) male rabbits, twenty-six hip joints, were used. First, a pilot project was performed with three rabbits (six hip joints). This experiment consisted of ten rabbits divided into two groups: group 1 underwent capsulorrhaphy on both right and left hips with simple suture using polyglycolic acid absorbable thread, and group 2 underwent capsulorrhaphy with titanium anchors. After a four-week postoperative period, the animals were euthanized and the hip joints were frozen. On the same day of the biomechanical studies, after the hip joints were previously unfrozen, the following parameters were evaluated: rigidity, maximum force, maximum deformity and energy. RESULTS: There was no relevant statistical difference in rigidity, maximum force, maximum deformity and energy between the simple suture and anchor groups. CONCLUSION: Through biomechanical analyses, using parameters of rigidity, maximum force, maximum deformity and energy, it has been shown that capsulorrhaphy with simple suture and with anchors has similar results in rabbit hip joints. Level of Evidence II, Prospective Comparative Study.

Estudo biomecânico da rigidez da osteossíntese com placas em ponte em tíbias de cadáveres humanos / Biomechanical study of the osteosynthesis stiffness with bridging plates in cadaveric tibial models

OBJETIVO: comparar a rigidez de três diferentes montagens de placa em ponte com a da haste intramedular bloqueada, em tíbias de cadáveres com fratura tipo C. MATERIAIS E MÉTODOS: vinte tíbias humanas captadas de cadáveres, submetidas à fratura do tipo C; quinze fixadas com placas em ponte, divididas em 03 grupos, de acordo com o tamanho das placas (10, 14 e 18 furos) e 05 fixadas com hastes intramedulares bloqueadas. Todas as tíbias foram expostas a cargas progressivas e semelhantes. Foram medidos os deslocamentos de ambos fragmentos (proximal e distal), nos planos sagital, coronal e axial do espaço, conforme incremento gradual de carga. RESULTADOS: tíbias fixadas com placas em ponte de 18 furos apresentam um comportamento biomecânico semelhante às fixadas com haste intramedular bloqueada. CONCLUSÕES: Em fraturas do tipo C em tíbias há maior mobilidade do segmento ósseo distal no plano coronal, quando a fratura é fixada com placas em ponte de 14 e 18 furos que quando fixada com haste intramedular bloqueada sem fresagem. Apesar dessa maior mobilidade, os movimentos relativos entre os fragmentos fraturários nos GHB e GP18 tendem a ser semelhantes entre si.

OBJECTIVE: To compare the stiffness of three different assemblies of bridging plates with intramedullary locking nails in cadaveric models of tibial fractures type C. MATERIALS AND METHODS: Twenty cadaveric tibias subjected to type C fractures; fifteen were fixed with the bridging plate technique and divided into three groups, according to the plate size (10, 14 and 18 holes), and five were fixed with intramedullary nail. All the tibias were exposed to similar and progressive loads. Dislocation of both fragments (proximal and distal) was measured on three planes (sagittal, coronal and axial), as the load was increased. RESULTS: tibias fixed with the 18 hole bridging plate have the same biomechanical behavior of tibias fixed with intramedullary locking nails. CONCLUSIONS: In type C tibial fractures, there is more mobility at the distal segment on the coronal plane when the fracture is fixed with 14 and 18 holes bridging plates as compared to fractures fixed with non-reamed intramedullary locking nails. Even with this mobility, the relative movements between the fragments at GHB and GP18 seem to be similar.

Development and evaluation of a head-controlled human-computer interface with mouse-like functions for physically disabled users

OBJECTIVES: The objectives of this study were to develop a pointing device controlled by head movement that had the same functions as a conventional mouse and to evaluate the performance of the proposed device when operated by quadriplegic users. METHODS: Ten individuals with cervical spinal cord injury participated in functional evaluations of the developed pointing device. The device consisted of a video camera, computer software, and a target attached to the front part of a cap, which was placed on the user's head. The software captured images of the target coming from the video camera and processed them with the aim of determining the displacement from the center of the target and correlating this with the movement of the computer cursor. Evaluation of the interaction between each user and the proposed device was carried out using 24 multidirectional tests with two degrees of difficulty. RESULTS: According to the parameters of mean throughput and movement time, no statistically significant differences were observed between the repetitions of the tests for either of the studied levels of difficulty. CONCLUSIONS: The developed pointing device adequately emulates the movement functions of the computer cursor. It is easy to use and can be learned quickly when operated by quadriplegic individuals.

Avaliação biomecânica do cimento ortopédico combinado com antibiótico e azul de metileno / Biomechanical evaluation of orthopaedic cement combined with antibiotic and methylene blue

OBJETIVO: O cimento acrílico é utilizado há anos nas cirurgias ortopédicas, especialmente nas artroplastias do joelho, merecendo atenção também quando utilizado com o acréscimo de antibióticos (para tratamento de infecções) ou corantes (para facilitação de uma possível retirada). Neste estudo procurou-se avaliar diferenças mecânicas entre o cimento ortopédico puro e quando misturado com antibiótico e/ou corante. MÉTODOS: Foram utilizados cimento acrílico ortopédico Surgical Simplex®P Stryker, vancomicina em pó e azul de metileno e as misturas submetidas a testes físicos e mecânicos de acordo com a norma ABNT NBR ISO 5833. Avaliou-se: tempo para a formação de massa, capacidade de intrusão, resistência à compressão, resistência ao dobramento (tensão) e temperatura máxima atingida pelas misturas. RESULTADOS: As misturas avaliadas foram aprovadas quanto ao tempo de preparação da mistura, temperatura máxima alcançada, profundidade da intrusão e resistência à compressão. Somente aquela contendo apenas cimento puro foi aprovada no ensaio de flexão. CONCLUSÃO: O acréscimo de vancomicina e/ou azul de metileno ao cimento ortopédico Surgical Simplex®P Stryker reduz a resistência da mistura à flexão, sendo reprovada pela norma ABNT NBR ISO 5833.

OBJECTIVE: Acrylic cement has been used for years on orthopaedic surgeries, especially on knee arthroplasties, deserving special attention when added to antibiotics (for treatment of deep bone infections) or stains (to facilitate its removal). The present study was conducted in order to evaluate potential mechanical differences between the orthopaedic cement itself and when this is added to antibiotic and/or stains. METHODS: Surgical bone cement Simplex®P Stryker, vancomycin and methylene blue were used, and the mixtures were submitted to physical and mechanical tests according the ABNT NBR ISO 5833 rule. The parameters studied here were: time for mass formation, intrusion capability, resistance to compression, resistance to flexion and maximum temperature reached by the mixtures. RESULTS: The evaluated mixtures were approved as to mass formation, maximum temperature, intrusion capability and resistance to compression. Only the one containing pure cement was approved on the flexion essay. CONCLUSION: The addition of vancomycin and/or methylene blue to Surgical Simplex®P Stryker bone cement reduces its resistance to flexion, being unacceptable by the ABNT NBR ISO 5833 rule.

An in vitro biomechanical comparison of anterior cruciate ligament reconstruction: single bundle versus anatomical double bundle techniques

INTRODUCTION: Anterior cruciate ligament ruptures are frequent, especially in sports. Surgical reconstruction with autologous grafts is widely employed in the international literature. Controversies remain with respect to technique variations as continuous research for improvement takes place. One of these variations is the anatomical double bundle technique, which is performed instead of the conventional single bundle technique. More recently, there has been a tendency towards positioning the two bundles through double bone tunnels in the femur and tibia (anatomical reconstruction). OBJECTIVES: To compare, through biomechanical tests, the practice of anatomical double bundle anterior cruciate ligament reconstruction with a patellar graft to conventional single bundle reconstruction with the same amount of patellar graft in a paired experimental cadaver study. METHODS: Nine pairs of male cadaver knees ranging in age from 44 to 63 years were randomized into two groups: group A (single bundle) and group B (anatomical reconstruction). Each knee was biomechanically tested under three conditions: intact anterior cruciate ligament, reconstructed anterior cruciate ligament, and injured anterior cruciate ligament. Maximum anterior dislocation, rigidity, and passive internal tibia rotation were recorded with knees submitted to a 100 N horizontal anterior dislocation force applied to the tibia with the knees at 30, 60 and 90 degrees of flexion. RESULTS: There were no differences between the two techniques for any of the measurements by ANOVA tests. CONCLUSION: The technique of anatomical double bundle reconstruction of the anterior cruciate ligament with bone-patellar tendon-bone graft has a similar biomechanical behavior with regard to anterior tibial dislocation, rigidity, and passive internal tibial rotation.

Estudo comparativo de propriedades biomecânicas da porção central do tendão calcâneo congelado e a fresco / Comparative study on biomechanical properties of the central portion of frozen and fresh calcaneus tendon

Métodos de armazenamento de aloenxertos podem alterar certas características mecânicas dos tecidos. Com o objetivo de analisar a influência do fenômeno de congelamento e do tempo de armazenamento sobre as propriedades biomecânicas de tendões, os autores estudaram 40 tendões calcâneos obtidos de 20 cadáveres humanos com idade média de 41,95 anos, variando de 31 a 54 anos, sendo 17 do sexo masculino e três do sexo feminino. De cada cadáver foram retirados dois tendões, sendo que um foi testado a fresco e o contralateral congelado a - 85° C em freezer elétrico, durante um período de seis ou 12 semanas. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração em uma máquina de ensaios mecânicos Kratos K5002, fornecendo gráficos força-deformação. Foram analisados os parâmetros de força no limite de resistência máxima, rigidez, tensão no limite de resistência máxima, deformação relativa e módulo de elasticidade. Os resultados foram comparados e a analisados estatisticamente pelo método de "t-student", com índice de significância de 0,05, sendo que não houve diferença significativa nos valores obtidos entre os grupos. Concluímos que o congelamento a - 85° C não altera as propriedades biomecânicas de tendões, a despeito do tempo de armazenamento.

Allograft storage methods can change some mechanical characteristics of tissues. With the objective of analyzing the influence of freezing phenomenon and storage time on tendonsÆ biomechanical properties, the authors studied 40 calcaneus tendons obtained from 20 human cadavers, with an average age of 41.95 years, ranging from 31 to 54 years old, being 17 males and three females. From each cadaver, two tendons were removed, one tested in its fresh state and the contralateral one frozen at -85° C in an electric freezer, during a period of six or 12 weeks. The bodies of evidence were submitted to traction assays in a Kratos K5002 mechanical assay machine, delivering strength-deformation graphics. Strength at maximum resistance limit, stiffness, tension at maximum resistance limit, relative deformation, and elasticity module parameters were assessed. The results were compared and statistically analyzed by "StudentÆs t- method", with a significance level of 0.05, with no significant difference on values achieved between groups. We concluded that freezing at -85° C does not cause changes to tendonsÆ biomechanical properties, despite of storage time.

Influência do ligamento da cabeça do fêmur na mecânica do quadril / Influence of the femoral head ligament on hip mechanical function

Investigamos a influência do ligamento da cabeça do fêmur no arco de movimento de flexão-extensão e de adução-abdução do quadril. Para isso foram realizadas medidas em 7 quadris de cadáveres humanos, inicialmente com os ligamentos íntegros; posteriormente com a artroscopia e a seguir com os ligamentos seccionados também através de técnica artroscópica. Foi utilizado para isso um dispositivo elaborado para se medir o arco de movimento submetido a um torque de 2,5 N.m . Foi observado aumento com significância estatística no arco de abdução-adução às custas de adução. Concluímos que o ligamento da cabeça do fêmur influi limitando a adução do quadril.

The authors investigated the femoral head ligament at hip flexion-extension and adduction-abduction ranges of motion. Seven human cadavers' hips were measured, initially with intact ligaments, and, subsequently, through arthroscopy, and then with sectioned ligaments also by means of arthroscopy. A specifically prepared device was used for measuring the range of motion which was submitted to a 2.5 N.m torque. An increased abduction-adduction range of motion was observed, which was statistically significant. We concluded that the femoral head ligament restricts hip adduction.

Comparacao da resistência à tracao da âncora metálica rosqueada inserida no osso cortical e no osso esponjoso / Comparison of the tensile strength of threaded metal anchors inserted on cortical and spongy bones

A rotura do manguito rotador é uma afeccao freqüente com repercussao na vida diária do paciente causando incapacidade funcional e dor. Um número considerável de pacientes necessita de reparacao tendínea. A tendência atual na cirurgia do ombro é a utilizacao de técnicas minimamente invasivas com menor morbidade operatória e reabilitacao mais precoce. A partir dos anos 90 houve um grande desenvolvimento da artroscopia do ombro e na utilizacao de âncoras para fixacao das suturas tendíneas. Essa evolucao técnica tem permitido resultados da cirurgia artroscópica comparáveis aos da cirurgia aberta. Um dos possíveis problemas do uso de âncoras nas cirurgias artroscópicas do ombro é sua soltura da superfície óssea. O presente estudo tem o objetivo de comparar a resistência à tracao das âncoras metálicas rosqueadas inseridas no osso cortical e no osso esponjoso.

Measurement of the flexing force of the fingers by a dynamic splint with a dynamometer

OBJETIVO E MÉTODOS: Em virtude do desconhecimento relativo às forças que atuam em uma articulação durante o processo de reabilitação da mão, foi confeccionada uma órtese dinâmica que, acoplada a um dinamômetro, mediu, através de cálculos trigonométricos, a força (entre 0 a 600gf), flexora na articulação interfalângica proximal do terceiro dedo, a 30º, 45º, 60º e 90º de flexão. Estas medidas foram obtidas, em uma população de 40 adultos voluntários, 20 do sexo feminino e 20 do masculino, e confrontadas com idade, sexo e medidas antropométricas como estatura, envergadura e comprimento do dedo. RESULTADOS: Os resultados do estudo demonstraram que o tendão flexor é submetido à máxima força no início da flexão e que a força no tendão flexor diminui conforme aumenta o grau de amplitude articular. Observou uma relação entre o comprimento do dedo e a magnitude da força exercida no tendão durante a flexão do dedo, sendo que nos dedos mais compridos os tendões são submetidos a forças maiores. Quando comparou a estatura e envergadura com a magnitude da força aplicada no tendão flexor, observou uma relação positiva em todos os graus de flexão estudados, exceto a 30º. O sexo masculino apresentou maior força em todos os graus de amplitude articular. CONCLUSÕES: Conclui que é possível medir a força de flexão transmitida pelos tendões flexores através de uma órtese acoplada a um dinamômetro, que esta força é maior nos indivíduos do sexo masculino, com dedos mais longos, de maior altura e envergadura e que tais dados permitirão o desenvolvimento de futuros trabalhos no campo da reabilitação da mão, auxiliando pacientes portadores de lesões de tendões, retração cicatricial, deformidades e rigidez articular.

Análise comparativa do controle postural de indivíduos com e sem lesão do ligamento cruzado anterior do joelho / Comparative analysis of postural control in individuals with and without lesions on the anterior cruciate ligament of the knee

O equilíbrio é o processo de manutenção do centro de pressão (CP), projeção do centro de gravidade no solo, dentro da área da base de suporte do corpo. Este estudo avalia o controle postural em pacientes portadores de lesão unilateral do ligamento cruzado anterior do joelho e de indivíduos saudáveis, através de parâmetros do centro de pressão. Dezenove indivíduos saudáveis entre 18 e 30 anos e dezenove pacientes portadores de lesão unilateral do ligamento cruzado anterior do joelho entre 15 e 33 anos foram avaliados empregando sensores FSCAN MAT® (Tekscan®, Boston, MA, USA). Todos os indivíduos realizaram quatro testes estáticos diferentes com apoio unilateral, variando os lados e a abertura e o fechamento dos olhos. Os parâmetros comprimento total da trajetória, amplitude antero-posterior, amplitude médio-lateral e velocidade máxima do centro de pressão foram calculados. Os resultados mostraram que a dominância dos membros inferiores não exerce influência significativa no equilíbrio dos indivíduos saudáveis, que a visão é um fator importante na estabilização do controle postural e que a lesão unilateral do ligamento cruzado anterior do joelho compromete o equilíbrio em apoio unilateral e em ambos os lados, porém, de modo mais evidente, no lado lesado.

Medida da tensão do nervo fibular: proposta de modelo experimental / Peroneal nerve strain measurement: proposal of a experimental model

O presente estudo objetivou o desenvolvimento de um dispositivo para mensuração da variação da tensão no nervo fibular após a osteotomia em varo da extremidade proximal da tíbia e, em seguida, após a descompressão desse nervo. A tensão no nervo foi medida indiretamente, por meio de um aparelho desenvolvido para tracionar o nervo perpendicularmente a seu eixo e medir com um transdutor de força a reação a essa força de tração. O gráfico de força por deformação produzido pelo computador mostrou uma fase inicial de acomodação e depois apresentou comportamento próximo a linear. Essa porção da curva possibilitou o cálculo da rigidez do nervo em três momentos: pré-osteotomia em varo, após a osteotomia em varo e após a descompressão do nervo fibular. Os valores obtidos em sete cadáveres (14 membros inferiores) foram tratados estatisticamente por meio de análise de variância para medidas repetidas, obtendo-se o aumento significativo da tensão após a osteotomia (p=0,0002) e a redução da mesma após a descompressão do nervo fibular no nível do colo da fíbula (p=0,0003). Foi observado também que não houve diferença significativa entre os valores observados ao início em relação aos valores obtidos após descompressão do nervo (p=0,3666)

Análise comparativa das alterações nos fluxos de tensão do joelho nas próteses totais e unicompartimentais cimentadas. Estudo esperimental em dez cadáveres / Comparative analisys of changes in knee strain transfer flow in total and unicompartmental cemented prostheses. A trial in ten human cadavers

Análise comparativa das alterações nos fluxos de tensão do joelho nas próteses totais e unicompartimentais cimentadas. Estudo experimental em dez cadáveres humanos. Os autores comparam as alterações nos fluxos de tensão do fêmur distal e da tíbia proximal provocadas pelas próteses total e unicompartimental cimentadas do joelho, por meio de extensometria elétrica em 10 cadáveres, humanos. Utilizam um dispositivo mecânico para a adaptação das peças anatômicas à máquina de ensaios mecânicos Kratos 5002. Concluem: 1) A prótese total do joelho mantém o padrão de distribuição das cargas no terço distal do fêmur; 2) A prótese unicompartimental aumenta as tensões de tração na cortical lateral do terço distal do fêmur; 3) Os componentes tibiais (parcial medial e total) aumentam, da mesma forma, as tensões de compressão na cortical póstero-medial da tíbia.

Estudo biomecânico de resistência à tração de âncoras metálicas de sutura em diferentes ângulos de inserção / Traction endurance biomechanical study of metallic suture anchors at differente insertion angles

The suture anchors' insertion angle and its traction resistance are the main subjects of this study. Twenty trials were realized using threaded suture anchors in four diferents angulations (30º /45º /60º /90º) in human bone (distal femur) and another twenty trials in artificial bone (SawboneTM). The anchors were pulled out being tractioned uprightly from its bone surface by a Kratos Universal test machine. The human bone results found no relation between the main subjects of this study, so whithout statistical value. On the other hand at the artificial bone the insertion angle of 90º beared more traction, being statistically significant compared to the other angles.

Análise comparativa da resistência de fêmures de cães após a confecção de janelas ósseas circular e quadrada / Comparative analysis of dog femur resistance after receiving circular and square holes

Com o objetivo de avaliar o enfraquecimento causado pela confecção de janela óssea cortical, os autores confeccionaram uma janela circular no osso cortical da diáfise de oito fêmures de carcaças de cães e uma janela quadrada nos oito pares destes fêmures, com diagonal semelhante ao diâmetro da janela circular contralateral. As peças anatômicas foram submetidas a teste de tensão torcional em uma máquina de ensaios mecânicos; obtendo-se o torque máximo e a rigidez à torção. Os resultados mostraram que, para o fêmur com janela circular, o torque máximo médio foi de 13,65 ± 5,12 Nm, e a rigidez média foi de 1,18 ± 0,45 Nm/grau, enquanto que para a janela quadrada o torque máximo médio foi de 13, 39 ± 5,23 Nm, e a rigidez média foi de 1,05 ± 0,41 Nm/grau. A resistência nos ossos com janela circular e quadrada submetidos à tensão torcional foi praticamente igual, fato este corroborado pela análise estatística que não revelou diferença significante (p = 0,05).

Estudo experimental da vertebroplastia: análise biomecânica e segurança da técnica / Experimental analysis of vertebroplasty: biomechanic and techinical safety analysis

Analisou-se a segurança e a resistência mecânica de 30 corpos vertebrais, de cadáveres humanos, submetidos à vertebroplastia. Após a densitometria óssea, foram distribuídos em dois grupos A e B. Os do grupo A foram comprimidos até o segundo pico de força (Gráfico Força por Deformação), enquanto os do grupo B, até o primeiro. Injetou-se cimento acrílico no corpo vertebral por via transpedicular, observando-se seu extravasamento e a temperatura do corpo vertebral. Testou-se a resistência e comparou-se com a da própria vértebra quando íntegra. Esta técnica traz riscos às estruturas próximas, devido ao extravasamento do cimento.Quanto à temperatura, ela é segura desde que não ocorra o extravasamento. A resistência da vértebra, após o procedimento, depende do grau do achatamento inicial. Aquelas que tiveram achatamento menor apresentaram resistência maior.