Mechanical flexural ex vivo study of osteotomized swine femurs stabilized with two types of polyamide 12 rods / Estudo mecânico de flexão, ex-vivo, de fêmures suínos osteotomizados, estabilizados com dois tipos de haste de poliamida 12

ABSTRACT: Long bone fractures are commonly in surgery routine and several bone imobilization techniques are currently available. Technological progress has enabled to use low cost materials in surgical procedures. Thus, the aim of this study was to evaluate the applicability of polyamide 12 rods, solid and hollow in swine femurs, comparing them through flexion strength. This study had as second aim to fix the locking errors, commom place in interlocking nails, once polyamide 12 allows perforation in any direction by orthopaedic screw. Six groups were used: G1 - eight whole swine femurs; G2 - eight whole swine femurs with drilled medullary canal; G3 - two solid polyamide 12 rods; G4 - two hollow polyamide 12 rods; G5 - eight osteotomized drilled swine femurs with a solid polyamide 12 rod implanted in the medullary canal and locked by four 316L stainless steel screws; and G6 - similar to G5 but using hollow rods instead of solid ones. No significant differences were observed for the modulus of rupture between solid and hollow rods, demonstrating that both rods had similar performances. These results led to the speculation that the addition of other polymers to the hollow rods could increase their strength and thus the bone-implant system. Furthermore, the comparison between G1, G5 and G6 could be analyzed using the finite element method in future. New polymeric materials may be developed based on the data from this study, strengthening the bone-implant system and making possible screws to be placed in any direction, nullifying the detrimental forces on the fracture site.

RESUMO: Fraturas em ossos longos são comumente encontradas na rotina cirúrgica e várias técnicas de imobilização óssea estão disponíveis. Com o avanço tecnológico, tornou-se viável utilizar materiais de baixo custo nos procedimentos, portanto esse estudo objetivou avaliar a aplicabilidade de hastes de poliamida 12, sólidas e vazadas, implantadas em fêmures suínos, comparando-as segundo as forças de flexão e aos erros de bloqueio, corriqueiros nesse implante, uma vez que a poliamida 12 permite sua perfuração em qualquer direção por meio de parafusos ortopédicos. Seis grupos foram usados: G1 - oito fêmures suínos íntegros; G2 - oito fêmures suínos, fresados intramedularmente; G3 - duas hastes maciças de poliamida 12; G4 - duas hastes vazadas de poliamida 12; G5 - oito fêmures suínos osteotomizados e fresados, com haste de poliamida 12 maciça implantada no canal medular e bloqueada com quatro parafusos de aço inoxidável 316L e G6 - diferente de G5 apenas por utilizar hastes vazadas. Não foram observadas diferenças significativas no módulo de ruptura entre hastes sólidas e vazadas, demonstrando que ambas apresentaram o mesmo desempenho. Estes resultados levaram à especulação de que adicionar outros polímeros às hastes vazadas aumentaria sua força e, portanto, do sistema osso-implante. Além disso, a comparação entre G1, G5 e G6 poderia no futuro ser analisada utilizando o método dos elementos finitos. Novos polímeros podem ser desenvolvidos baseando-se nos dados deste estudo, reforçando o sistema osso-implante e também possibilitando o uso de perfurações para o bloqueio no transoperatório em qualquer direção, anulando as forças deletérias atuantes no sítio de fratura.

Mechanical flexural ex vivo study of osteotomized swine femurs stabilized with two types of polyamide 12 rods / Estudo mecânico de flexão, ex-vivo, de fêmures suínos osteotomizados, estabilizados com dois tipos de haste de poliamida 12

ABSTRACT: Long bone fractures are commonly in surgery routine and several bone imobilization techniques are currently available. Technological progress has enabled to use low cost materials in surgical procedures. Thus, the aim of this study was to evaluate the applicability of polyamide 12 rods, solid and hollow in swine femurs, comparing them through flexion strength. This study had as second aim to fix the locking errors, commom place in interlocking nails, once polyamide 12 allows perforation in any direction by orthopaedic screw. Six groups were used: G1 - eight whole swine femurs; G2 - eight whole swine femurs with drilled medullary canal; G3 - two solid polyamide 12 rods; G4 - two hollow polyamide 12 rods; G5 - eight osteotomized drilled swine femurs with a solid polyamide 12 rod implanted in the medullary canal and locked by four 316L stainless steel screws; and G6 - similar to G5 but using hollow rods instead of solid ones. No significant differences were observed for the modulus of rupture between solid and hollow rods, demonstrating that both rods had similar performances. These results led to the speculation that the addition of other polymers to the hollow rods could increase their strength and thus the bone-implant system. Furthermore, the comparison between G1, G5 and G6 could be analyzed using the finite element method in future. New polymeric materials may be developed based on the data from this study, strengthening the bone-implant system and making possible screws to be placed in any direction, nullifying the detrimental forces on the fracture site.(AU)

RESUMO: Fraturas em ossos longos são comumente encontradas na rotina cirúrgica e várias técnicas de imobilização óssea estão disponíveis. Com o avanço tecnológico, tornou-se viável utilizar materiais de baixo custo nos procedimentos, portanto esse estudo objetivou avaliar a aplicabilidade de hastes de poliamida 12, sólidas e vazadas, implantadas em fêmures suínos, comparando-as segundo as forças de flexão e aos erros de bloqueio, corriqueiros nesse implante, uma vez que a poliamida 12 permite sua perfuração em qualquer direção por meio de parafusos ortopédicos. Seis grupos foram usados: G1 - oito fêmures suínos íntegros; G2 - oito fêmures suínos, fresados intramedularmente; G3 - duas hastes maciças de poliamida 12; G4 - duas hastes vazadas de poliamida 12; G5 - oito fêmures suínos osteotomizados e fresados, com haste de poliamida 12 maciça implantada no canal medular e bloqueada com quatro parafusos de aço inoxidável 316L e G6 - diferente de G5 apenas por utilizar hastes vazadas. Não foram observadas diferenças significativas no módulo de ruptura entre hastes sólidas e vazadas, demonstrando que ambas apresentaram o mesmo desempenho. Estes resultados levaram à especulação de que adicionar outros polímeros às hastes vazadas aumentaria sua força e, portanto, do sistema osso-implante. Além disso, a comparação entre G1, G5 e G6 poderia no futuro ser analisada utilizando o método dos elementos finitos. Novos polímeros podem ser desenvolvidos baseando-se nos dados deste estudo, reforçando o sistema osso-implante e também possibilitando o uso de perfurações para o bloqueio no transoperatório em qualquer direção, anulando as forças deletérias atuantes no sítio de fratura.(AU)

ELABORAÇÃO DE MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS DA COLUNA VERTEBRAL CERVICAL DE DOGUE ALEMÃO

Modelos de elementos finitos ajudam a entender processos dinâmicos no estudo de doenças e tratamentos. Espondilomielopatia cervical (EMC), também chamada de síndrome de wobbler, é uma doença que afeta principalmente cães de raças grandes e gigantes, e que parece ter um componente estático e dinâmico na sua fisiopatogenia. Objetivou-se criar um modelo de elementos finitos representando o segmento de C2 a C7 da coluna vertebral de um dogue alemão sem alterações, assim como adaptar esse modelo para representar uma laminectomia dorsal e hemilaminectomia em C5-C6. Espera-se com isso contribuir para a investigação do componente biomecânico da EMC, além de permitir a comparação dos diversos métodos cirúrgicos propostos para o tratamento dessa síndrome. Foi selecionado um cão de 2 anos de idade, da raça Dogue alemão, sem alterações neurológicas ou de imagem na região cervical da coluna vertebral. Imagens de tomografia computadorizada deste cão foram processadas para construir um modelo de elementos finitos representando as vértebras, discos intervertebrais e ligamentos. As propriedades materiais foram adaptadas da literatura. A amplitude de movimento do modelo sob 2Nm para flexão, extensão, rotação axial e flexão lateral foram comparadas com a literatura. Observou-se que a amplitude de movimento do modelo foi menor do que a citada para cadáveres de outra raça. Considera-se que essa diferença possa advir de diferenças entre raças e do uso de propriedades materiais adaptadas de humanos. Ao comparar o modelo intacto com os modificados com laminectomia e hemilaminectomia, observou-se que houve influência da hemilaminectomia na amplitude de movimento, principalmente na rotação axial contralateral ao procedimento simulado. A construção desses modelos seria o primeiro passo para aplicar o uso do método de elementos finitos para o estudo da espondilomielopatia cervical em Dogues alemães.

Finite element models aid in understanding dynamic processes in the study of diseases and treatments. Cervical spondylomyelopathy (CSM), also called wobbler syndrome, is a disease that affects mainly large- and giant-breed dogs, and seems to have a static and dynamic component in its pathophysiology. The present objective was to create a finite element model representing the C2-C7 segment of the vertebral column of a Great Dane dog without abnormalities, as well as the adaptation of this model to represent a dorsal laminectomy and a hemilaminectomy at C5-C6. This is expected to contribute to the investigation of the biomechanical component of CSM, as well as allow a comparison of the various surgical methods proposed for treatment of this syndrome. A 2-year-old Great Dane dog without neurologic or imaging changes in the cervical region of the vertebral column was selected. Computed tomography images from this dog were processed to construct a finite element model representing vertebrae, intervertebral discs, and ligaments. Material properties were adapted from the literature. Range of motion of the model under 2Nm for flexion, extension, axial rotation, and lateral bending were compared with literature. Range of motion was observed to be lesser than cited for cadavers of a different breed. This difference could be considered as resulting from differences between breeds and the use of human material properties. When comparing the intact model with the modified laminectomy and hemilaminectomy models, an influence of the hemilaminectomy was observed in range of motion, especially in axial rotation to the side opposite the simulated procedure. Construction of these models would be the first step to applying finite element analysis to the study of CSM in Great Danes.

Estudo de Alternativas de Fixação de Implantes Intramedulares Poliméricos

O tratamento de fraturas ósseas são procedimentos corriqueiros na clínica ortopédica humana e veterinária. As fraturas em ossos longos (p. ex. fêmur, úmero, tíbia) ocorrem com frequência tanto em humanos como em animais domésticos e demandam técnicas específicas de estabilização. Hastes intramedulares, confeccionadas com materiais biocompatíveis, têm sido reconhecidas como adequadas no tratamento de fraturas de ossos longos. O desenvolvimento de artefatos, que apresentem as necessárias características de biocompatibilidade e resistência mecânica às demandas de estabilização óssea, exige o entendimento do comportamento biomecânico do sistema músculo-esquelético. Dessa forma, um projeto de caráter multidisciplinar tem sido desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais, utilizando-se dos recursos da Escola de Engenharia, Escola de Veterinária e Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional. Um estudo do comportamento do conjunto osso-implante, nas mais diversas situações de solicitação mecânica, será realizado em parceria com pesquisadores da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Nesse trabalho, pretende-se desenvolver metodologia que permita melhor entendimento da biomecânica do sistema musculo-esquelético de bovinos jovens, facilitando a monitoração do processo de reabilitação dos animais e possibilitando o aperfeiçoamento dos modelos teóricos utilizados nas simulações computacionais, baseadas no método dos elementos finitos. Serão analisados dados relativos à força de reação do solo, obtidos por meio do uso de plataforma de força, durante o deslocamento ao passo dos animais. Da mesma forma, resultados obtidos em testes in-vivo, a serem realizados, com hastes fabricadas com o material polimérico, serão analisados, a fim de avaliar o comportamento do conjunto osso implante e possibilitar o acompanhamento do processo de reparação da fratura.

The treatment and the reduction of bone fractures are usual procedures in human and veterinary orthopedic clinics. Fractures of long bones (e.g., femur, humerus, tibia) occur frequently both in humans and domestic large animals, requiring specific techniques of stabilization. Intramedullary nails, made from biocompatible materials, have been recognized as suitable for the treatment of long bone fractures. The development of prosthesis, presenting the necessary biocompatibility and mechanical strength to support bone stabilization demands, requires the understanding of the biomechanical behavior of the musculoskeletal system. To investigate the effect of different fixation strategies of the intramedullary interlocking nail (IIN) on the mechanical behavior of a polymeric implant applied for femoral fracture fixation in calves. It was also evaluated the performance of four polymeric materials used for the manufacture of intramedullary nails. Five Holstein male animals with a mean weight (± SD) of 62.8 ± 20.4 kgf and aged 74 ± 15 days were used in this study. Based on the solid model of the femur, sixteen models were built to simulate an oblique simple fracture. The models were divided into four groups, with each group of four models being associated with a different fixation strategy. Models were tested under the same loading condition that simulated a calf in the transition (decubitus position to static position) condition. Maximum bone and implant stresses were compared to yield and rupture stresses of specific materials (polyacetal, polypropylene, polyamide VI and a glass fiber-reinforced polymer). The largest stresses in the implant were found in the screws and at the interface between the screw and the nail. The performance of implants was influenced by the material and fixation strategy. The finite element method (FEM) model analyses demonstrated that all polymeric materials analyzed provided sufficient resistance to tolerate the loading forces imposed on the femur when an adequate fixation strategy was applied.

Biomechanical analysis of titanium plate systems in mandibular condyle fractures: a systematized literature review / Análise biomecânica de sistemas de placas de titânio em fraturas de côndilo mandibular: uma revisão sistematizada da literatura

PURPOSE: To conduct a systematized review of the literature about the main methodologies used to evaluate the biomechanical fixation systems with titanium plates in fractures of the mandibular condyle. METHODS: A systematized review of literature was performed in the electronic databases PubMed, EMBASE, LILACS and MEDLINE without restriction of the publication date. The eligibility criteria were laboratory studies involving mandibular condyle fractures, studies using titanium plates, biomechanical studies, in vitro and computational studies involving the finite element method (FEM). RESULTS: Eleven articles that met the eligibility criteria were selected, including seven articles involving in vitro studies and four studies with biomechanical analysis by using FEM. CONCLUSION: Although few articles have used the finite element method, the results of in vitro studies were similar to those found in computational studies, regarding to the stable use of two titanium miniplates.(AU)

OBJETIVO: Realizar uma revisão sistematizada da literatura sobre as principais metodologias empregadas na avaliação biomecânica de sistemas de fixação com placas de titânio em fraturas de côndilo mandibular. MÉTODOS: Foi realizada uma revisão sistematizada da literatura nas bases de dados eletrônicas PubMed, EMBASE, LILACS e MEDLINE sem restrição quanto à data de publicação. Os critérios de elegibilidade foram estudos laboratoriais envolvendo fraturas de côndilo mandibular, estudos utilizando placas de titânio, estudos biomecânicos, estudos in vitro e estudos computacionais envolvendo o método de elementos finitos (MEF). RESULTADOS: Foram selecionados 11 artigos que se enquadraram nos critérios de elegibilidade, incluindo sete artigos envolvendo estudos in vitro e quatro utilizando análise biomecânica através do MEF. CONCLUSÃO: Embora poucos artigos tenham utilizado o método de elementos finitos, os resultados das pesquisas in vitro assemelham-se aos encontrados nos estudos computacionais, com relação ao uso estável de duas miniplacas de titânio.(AU)

Análise transiente do comportamento hidromecânico de diques de viveiros utilizados na Aquicultura

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento hidromecânico e de estabilidade de diques utilizados em viveiros superficiais e semi escavados de Aquicultura, simulando estruturas construídas a partir das características dos pontos P1 e P3 da curva de compactação de Proctor. Para isso foram realizados ensaios laboratoriais com amostras de solos coletadas em fazendas de Aquicultura, para a posterior caracterização e obtenção dos dados de resistência. Os dados obtidos em laboratório foram inseridos nas análises computacionais, através do uso do software Slide 6.0, a fim de se definir a rede de fluxo por elementos finitos e, de estabilidade pelo método de equilíbrio limite, gerando valores de poropressão dentro do maciço e de fator de segurança dos taludes a montante e a jusante dos diques, de acordo com as variações transientes do nível da água dos viveiros, inclinações de taludes, velocidade de rebaixamento e variação do coeficiente de permeabilidade dos solos. Os resultados apontaram que independente do dique ser construído com características dos pontos P1 ou P3, todas as inclinações de taludes testadas podem ser aplicadas no campo, pois indicaram valores do fator de segurança dentro da faixa aceitável de estabilidade de seus taludes. As variações da velocidade de rebaixamento do nível da água dos viveiros não apresentam grandes alterações nos valores do fator de segurança dos diques. Identificamos que o aumento da permeabilidade dos solos usados na construção dos diques, ocasiona maiores ocorrências de possíveis rupturas de taludes a montante e a jusante dos diques de viveiros, evidenciadas principalmente nos maciços dos diques que não dissipam parte da poropressão durante o regime de rebaixamento do nível da água dos viveiros

The purpose of this work was to evaluate the hydromechanical and stability behavior of dams used in aquaculture and aquaculture semi-excavated, simulating structures built from the characteristics of points P1 and P3 of Proctors soil compaction curve. In order to do so, Laboratory tests were carried out with samples of soils collected in aquaculture farms, for future characterization and to obtain resistance data. The data obtained in the laboratory was inserted in the computational analysis through the use of the Slide 6.0 software, with the purpose to define the network flux by finite elements and stability using the method of limit balance, generating values of pore pressure within the Safety factor of upstream and downstream of the dikes, according to variations in the nursery water level, slope inclination, retraction speed and variation of soil permeability coefficient. The results pointed that regardless of the dam being built with the characteristics of points P1 or P3, all slope inclinations tested could be applied in the field, due to the fact they indicated values of the safety within the acceptable range of slope stability. The variations in the rate of retraction of the water level in the nurseries do not present relevant changes in the values of the safety factor of the dams. We have identified that the increase in permeability of the soils used in the construction of the dams causes greater occurrences of possible slope ruptures upstream and downstream of the pond dykes, more evident in the dyke massifs that do not dissipate part of the pore pressure during the lowering level of nursery water.

DESENVOLVIMENTO DE UMA PRÓTESE DE DISCO INTERVERTEBRAL CERVICAL EM CÃES

A espondilomielopatia cervical (EMC) é uma afecção que envolve diversas estruturas da coluna vertebral cervical de cães de raças grandes e gigantes, havendo como consequência a compressão da medula espinhal, raízes nervosas, ou ambas. A cirurgia é o tratamento de escolha e diferentes procedimentos cirúrgicos foram propostos para o tratamento da EMC. Na doença disco-associada, o tratamento amplamente utilizado e que conduz a melhores resultados é a distração-fusão, porém, esta técnica pode levar a alterações biomecânicas nos segmentos adjacentes aumentando o risco de lesão do tipo dominó, com consequente degeneração dos discos intervertebrais imediatamente craniais e caudais ao ponto acometido. Recentemente, a técnica de artroplastia com o uso da prótese Adamo Spinal Disc® foi proposta na Medicina Veterinária com o objetivo de preservar a mobilidade entre as vértebras e ao mesmo tempo manter a distração entre elas. Com o uso dessa prótese, os resultados clínicos foram favoráveis, porém a quantidade de distração e a mobilidade dos espaços intervertebrais reduziram-se com o passar do tempo, quando comparado com o pós-operatório imediato. Outra complicação encontrada foi o afundamento tardio do implante no corpo vertebral. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma prótese de disco intervertebral cervical por meio do design gráfico e avaliar de forma qualitativa e quantitativa as principais tensões no sistema prótese - corpo vertebral utilizando o método de elementos finitos (MEF). Para isso foram utilizadas dezesseis colunas cervicais (C3-C7) de cadáveres caninos maturos (25-35 Kg) que serviram como modelo e parâmetro para as mensurações do tamanho da prótese. A mensuração da largura, altura, comprimento e angulação das superfícies ventrais e placas terminais dos corpos vertebrais de C5-C6 das colunas cervicais coletadas foram realizadas a fim de se obter o tamanho médio da prótese a ser desenvolvida. A prótese foi desenvolvida no programa Rhinoceros® e utilizou-se prototipagem após impressão em 3D para definição do melhor design e mensurações do implante. A análise por meio do MEF foi realizada no programa AnsysWorkbench. Para comparar a prótese desenvolvida com a já existente no mercado, foram compostos dois grupos experimentais representados por: prótese de disco cervical constituída de liga de titânio, denominada PVTM Cervical Disc (grupo I - GI) e a prótese Adamo Spinal Disc® (grupo II - GII). As tensões nas superfícies dos corpos vertebrais e prótese (parte cranial P1; parte caudal P2 e parafusos) foram avaliadas após a aplicação de forças de extensão, flexão lateral e flexão ventral. As forças foram aplicadas com as vértebras posicionadas de duas formas: neutra (para ambos os grupos) e pré-posicionada (flexão e extensão máximas apenas para o GI). Com as vértebras posicionadas de forma neutra, tanto para o GI como para o GII, observou-se que as tensões totais médias geradas no corpo vertebral, em P1 e P2 foram respectivamente 51,7%, 72,7% e 57,1% maiores no GII do que em GI. Com as vértebras posicionadas de forma neutra para o GII e pré-posicionada para o GI, observou-se que as tensões totais médias geradas no corpo vertebral, em P1 e P2 foram respectivamente 119,9%, 123,6% e 105,4% maiores em GII que em GI. A prótese PVTM Cervical Disc (GI) apresentou design adequado e bom encaixe no espaço intervertebral entre C5 e C6, e as tensões totais médias geradas no osso e prótese foram maiores em GII quando comparado com o GI. O estudo permitiu desenvolver uma prótese com distribuição mais homogênea das tensões no corpo vertebral e que possivelmente evita o afundamento da mesma e consequente redução da distração e mobilidade intervertebral como ocorre com a prótese Adamo Spinal Disc® (GII) existente no mercado.

Cervical spondylomyelopathy (CSM) is a disease that usually affects various structures of the cervical spine of large and giant breed dogs causing compression of the spinal cord, nerve roots, or both. Surgery is the treatment of choice and different surgical techniques have been proposed for the treatment of CSM. In disk-associated disease a widely used treatment the better results is distraction-merger, however, this technique can lead to biomechanical changes in the adjacent segments increasing the risk of domino type injury with consequent degeneration of the discs immediately cranial and caudal to the affected point. Recently, arthroplasty was proposed in order to keep distraction and preservation of mobility at the affected site using the Adamo Spinal Disc® prosthesis. Clinical outcomes using this prosthesis were favorable but distraction and mobility in the treated intervertebral spaces were reduced in most dogs over time when compared to the immediate postoperative period. Sinking of the prosthesis in the vertebral body was the main complication. Therefore, the objective of this study was to develop a cervical intervertebral disc prosthesis and evaluate main stress points in the prosthesis system - vertebral body using the Finite Element Method (FEM). Sixteen cervical spine (C3-T1) of mature canine cadavers weighing between 25-35 Kg that served as a model and basis for the measurements of the size of the prosthesis were used. The measurement of width, height, length and angle of the ventral surfaces and end plates of the vertebral bodies of C5-C6 of the cervical spine collected were performed to obtain the average size of the prosthesis to be developed. The prosthesis has been developed in Rhinoceros program and used for 3D prototyping after printing to define the best "design" and measurements from the implant. Analysis by the FEM was held at AnsysWorkbench® program. We setup two experimental groups represented by: cervical disc prosthesis made of titanium alloy (group I - GI) and the prosthesis Adamo Spinal Disc® (group II - GII). The stresses in the surfaces of the vertebral bodies and implant (cranial plate - P1; flow plate - P2 and screws) were evaluated after applying extension forces, lateral bending and ventral flexing. The forces applied to the vertebrae were positioned in two ways: neutral (for both groups) and pre-positioned (maximum flexion and extension only for GI). Comparing tensions with the vertebrae positioned neutrally it was observed that the average total stress generated were 51.7%, 72.7% and 57.1% higher in GII than in GI, in the vertebral body, P1 and P2, respectively . Comparing the tensions in the neutral form (GII) and pre-positioned (GI), the average total stress generated were 119.9%, 123.6% and 105.4% higher in GII than GI, in the vertebral body, and P1 P2, respectively. The developed prosthesis PVTM Cervical Disc (GI) presented nice fit and proper "design" intervertebral space between C5 and C6 and the average total stress generated in the bone and prosthesis GII were higher when compared with the GI. The study allowed us to develop a prosthesis that features more homogeneous stress distribution in the vertebral body and prevents the sinking of the prosthesis and consequent reduction of distraction and intervertebral mobility as occurs in Spinal prosthesis Adamo Disc® (GII) on the market.

Placas em ponte para tratamento de falhas segmentadas em mandíbulas de cães : projetos e desenvolvimento

O trabalho teve por objetivos desenvolver placa em ponte bloqueada para a reconstrução de defeito ósseo segmentar em mandíbula de cães e validar o projeto por meio de análise pelo método de elementos finitos e ensaios biomecânicos. Inicialmente realizou-se a tomografia computadorizada da cabeça de quatro cães das raças Rottweiler, Doberman, Boxer e Poodle. Os dados obtidos em DICOM foram convertidos em objeto tridimensional pelo software Mimics 13.1 e usados na confecção do projeto das placas. Foram confeccionados, para cada raça, seis protótipos de mandíbula com defeito ósseo de tamanho de 1,5 vezes o diâmetro do corpo mandibular direito na área do primeiro pré-molar. A reconstrução mandibular foi feita com placa em ponte de titânio puro e parafusos (Ti 6Al 4V) monocorticais bloqueados, sendo um modelo para os cães de porte grande (Rottweiler e Doberman) e médio (Boxer) e outro para os de porte pequeno (Poodle). Os ensaios biomecânicos mostraram que o sistema placa-mandíbula resistiu além das forças de mastigação para todos os portes de cães e validaram os projetos das placas. O método de elementos finitos mostrou que o fator de segurança foi superior a 2. Foi possível concluir que as placas em ponte projetadas com geometria diferenciada e parafusos bloqueados monocorticais apresentam resistência mecânica suficiente para suportar os defeitos ósseos induzidos e são capazes de suportar pelo menos 5 vezes o valor da força de mordida para cada porte de cão estudado

The aim of this study was to develop locked bridging plate to be used in segmental mandible defect in dogs, and to validate the project by finite element modeling (FEM) and mechanical testing. Computed tomography (CT) of the head of four dogs from Rottweiler, Doberman, Boxer and Poodle breeds were performed. The images were reconstructed in 3D format with specialized software (Mimics 13.1) and used to develop the plate project. For each breed dog, six mandible prototypes with a bone defect of 1.5 times the diameter of the right mandibular body at the first molar area were made. The mandibular reconstruction was performed with bridging plate in pure titanium and locked monocortical screws, being one design to large (Rottweiler e Doberman) and medium (Boxer) breed dogs, and another to small breed dog (Poodle). The mechanical testing showed that plate-mandible system resisted biting forces for all dogs and it validated the plate designs. FEM showed the security factor was higher than 2. In conclusion, the bridging plates designed with differentiated geometry and monocortical loc ked screws showed mechanical resistance to support the induced bone defects and were able to support at least 5 times the value of the bite force for each evaluated dog

Simulation of the multicomponent diffusion during the osmotic dehydration of apple: determination of the diffusion coefficients by the simplex method / Simulação da difusão multicomponente durante a desidratação osmótica em maçã: determinação dos coeficientes de difusão pelo método simplex

Water loss and sugar gain were modeling during the osmotic dehydration process of cylinders of apple. The transfer of solute to the fruit and the water to the solution was based on Ficks 2nd law generalized for simultaneous diffusion and solved by the finite element method using the software COMSOL Multiphysics 3.2. The main and cross diffusion coefficients, the relationship between the mass transfer and mass conductivity coefficients, as well, the Biot number were determined on the simulation with the implementation of the simplex optimization method through minimization of the percentage deviations. The value of deviation between the experimental and the simulated data were 5,76% for sucrose and 2,95 for water. The simulation despising the Biot number indicated that the resistance of the film can be disregarded in the phenomenon of mass transfer studied. The system developed to simulate solute and water diffusion will permit control and modulation of the sugar content in cylinder of apple.

A perda de água e o ganho de açúcar foram modelados durante o processo de desidratação osmótica de cilindros de maçã. A transferência de soluto para a fruta e de água para a solução,  foi modelada com base na 2ª Lei generalizada de Fick para difusão simultânea e resolvida por meio do método de elementos finitos utilizando o software COMSOL Multiphysics 3.2. Os coeficientes de difusão principais e cruzados, a relação entre o coeficiente de transferência de massa e o de condutividade mássica bem como o número de Biot foram determinados na simulação com a aplicação do método de otimização simplex por meio da minimização dos desvios percentuais. O valor dos desvios entre os dados experimentais e simulados foi de 5,76% para a sacarose e 2,95% para a água. A simulação, desprezando o número de Biot, indicou que a resistência externa pode ser desconsiderada no fenômeno de transferência de massa estudado. O sistema desenvolvido para simular a difusão da água e do soluto permitirá o controle e a modulação do conteúdo de açúcar nos cilindros de maçã.

Simulation of the multicomponent diffusion during the osmotic dehydration of apple: determination of the diffusion coefficients by the simplex method / Simulação da difusão multicomponente durante a desidratação osmótica em maçã: determinação dos coeficientes de difusão pelo método simplex

Water loss and sugar gain were modeling during the osmotic dehydration process of cylinders of apple. The transfer of solute to the fruit and the water to the solution was based on Ficks 2nd law generalized for simultaneous diffusion and solved by the finite element method using the software COMSOL Multiphysics 3.2. The main and cross diffusion coefficients, the relationship between the mass transfer and mass conductivity coefficients, as well, the Biot number were determined on the simulation with the implementation of the simplex optimization method through minimization of the percentage deviations. The value of deviation between the experimental and the simulated data were 5,76% for sucrose and 2,95 for water. The simulation despising the Biot number indicated that the resistance of the film can be disregarded in the phenomenon of mass transfer studied. The system developed to simulate solute and water diffusion will permit control and modulation of the sugar content in cylinder of apple.

A perda de água e o ganho de açúcar foram modelados durante o processo de desidratação osmótica de cilindros de maçã. A transferência de soluto para a fruta e de água para a solução,  foi modelada com base na 2ª Lei generalizada de Fick para difusão simultânea e resolvida por meio do método de elementos finitos utilizando o software COMSOL Multiphysics 3.2. Os coeficientes de difusão principais e cruzados, a relação entre o coeficiente de transferência de massa e o de condutividade mássica bem como o número de Biot foram determinados na simulação com a aplicação do método de otimização simplex por meio da minimização dos desvios percentuais. O valor dos desvios entre os dados experimentais e simulados foi de 5,76% para a sacarose e 2,95% para a água. A simulação, desprezando o número de Biot, indicou que a resistência externa pode ser desconsiderada no fenômeno de transferência de massa estudado. O sistema desenvolvido para simular a difusão da água e do soluto permitirá o controle e a modulação do conteúdo de açúcar nos cilindros de maçã.

Avaliação do conforto térmico e do desempenho de frangos de corte confinados em galpão avícola com diferentes tipos de coberturas / Evaluation of thermal comfort and fibercement tiles on the performance of broilers confined in poultry houses with different types of roofing

O objetivo deste estudo foi avaliar o conforto térmico em galpão para criação de frangos de corte, tanto do ponto de vista das variáveis ambientais do micro-clima criado por diferentes tipos de coberturas, como no que se refere aos reflexos causados sobre os animais confinados nesse ambiente. O experimento foi realizado de outubro a dezembro de 2005. Foram utilizadas 330 aves da linhagem Cobb e 330 aves da linhagem CPK Isa Hubbard, distribuídas em três tipos de instalação: com cobertura de telha cerâmica, com telha não convencional de cimento com polpa celulósica de eucalipto e com telha não convencional de fibrocimento reforçada com fibras de PVA (polivinil álcool). O desempenho térmico das coberturas foi avaliado a partir dos índices de conforto térmico (carga térmica radiante, índice de temperatura de globo e umidade e índice de temperatura de globo). Foi realizada simulação do desempenho térmico das coberturas pelo método dos elementos finitos (FEM). Para os animais foram avaliadas: as variáveis fisiológicas de termorregulação (temperatura superficial média e perda de calor por radiação), as variáveis produtivas (consumo de ração, ganho de peso e conversão alimentar) e, o comportamento ingestório de alimento e água. Os índices de conforto térmico confirmaram maior estresse térmico às 14 h. Para o ITGU a telha cerâmica apresentou desempenho equivalente ao das demais coberturas em todos os horários, porém, às 14 h a telha de fibrocimento reforçada com fibras de PVA apresentou desempenho térmico inferior ao da cobertura de cimento com polpa celulósica. No horário mais quente não houve diferença entre os valores de CTR, o que indica desempenho térmico similar entre as coberturas testadas. O método dos elementos finitos mostrou-se uma boa ferramenta de trabalho na simulação do comportamento térmico das coberturas. A diferença genética entre as linhagens está relacionada às maiores médias de TSM e menores médias de PCR apresentadas pela linhagem CPK Isa Hubbard. A linhagem Cobb apresentou melhores índices produtivos em todos os tratamentos. As três coberturas avaliadas apresentaram desempenho térmico satisfatório, configurando as \"telhas não convencionais\" como nova opção comercial de cobertura para instalações zootécnicas

The aim of this study was to evaluate the thermal comfort in poultry houses for broiler chickens, considering environmental aspects of microclimate created by different types of roofing, and the consequences for animals confined in this environment. The trial was carried out from October to December 2005. It were used 330 Cobb line chicks and 330 CPK Isa Hubbard line chicks, distributed into three types of housing: ceramic tiles, non conventional tiles of cement with eucalypt cellulose pulp and non conventional tiles of fibercement reforced with PVA fibers (alcohol polyvinyl). The thermal performance of roofing was evaluated using thermal comfort indexes: radiant thermic load (RTL), globe temperature and humidity index (GTHI) and globe temperature (GT). The simulation of thermal performance of roofs was performed using the finite elements method (FEM). Considering the animals, it were evaluated physiological characteristics of thermoregulation (mean surface temperature and heat loss by radiation), productive parameters (feed intake, weight gain and feed conversion) and intake behavior of feed and water. The thermal comfort indexes confirmed higher thermal stress at 2 pm. For TGHI, the ceramic tiles presented similar performance compared with the other roofs in all times; however, at 2 pm the fibercement tile reforced with PVA fibers presented inferior thermal performance than the cellulose cement tile. At the hottest time, there was no difference between the RTL values, what indicates a similar thermal performance among the roofing tested. The FEM was showed as a good alternative on the thermal behavior simulation of roofing. The genetic difference among the broilers strains is related to the higher means surface temperatures and lower means for heat loss by radiation presented by the CPK Isa Hubbard line. The Cobb line presented better productive indexes in all treatments. The three roofs evaluated presented a satisfactory thermal performance, confirming the non conventional tiles as a new commercial option of roofing for animal housings