Development of an intervertebral disc prosthesis prototype for the canine cervical spine / Desenvolvimento de um protótipo de prótese de disco intervertebral para a coluna vertebral cervical de cães

Cervical arthroplasty with disc prosthesis has been proposed as a treatment option for dogs with Cervical Spondylomyelopathy. The present study developed a novel vertebral disc prosthesis for dogs. Sixteen Functional Spinal Units (C5-C6) were collected from dog cadavers with body weights ranging between 25 and 35 kg, and their vertebral measurements were used to design a prosthetic disc. The sizing of the prosthesis was performed based on the averages of the measurements of width, height, and length of the vertebral bodies from C5-C6 of all specimens. The prosthesis was developed using the Rhinoceros 3D® and SolidWorks® programs, and 3D prototyping was carried out to define the best design. The developed prosthesis consisted of two independent parts that are fixed to the cranial and caudal vertebral bodies, in the intervertebral space, and fitted together by metal-to-metal surfaces capable of moving in the lateral, ventral, and dorsal directions. Each part of the prosthesis is angled in two portions: vertically, in the intervertebral space, and horizontally, in contact with the ventral surface of the vertebral bodies, both of which are fixed by means of monocortical locking screws. The design of the developed prototype allowed a good fit in the intervertebral space between C4-C5, C5-C6, and C6-C7.

A artroplastia cervical com prótese de disco tem sido proposta como uma opção de tratamento para cães com Espondilomielopatia Cervical. O presente estudo teve como objetivo desenvolver uma nova prótese de disco intervertebral para cães. Dezesseis Unidades Funcionais de Coluna Vertebral (C5-C6) foram coletadas de cadáveres de cães com peso corporal variando entre 25 e 35 kg, e suas medidas vertebrais foram usadas para projetar um disco intervertebral protético. O dimensionamento da prótese foi realizado com base nas médias das mensurações da largura, altura e comprimento dos corpos vertebrais de C5-C6 de todos os espécimes. A prótese foi desenvolvida nos programas Rhinoceros 3D® e SolidWorks® e utilizou-se prototipagem em 3D para a definição do melhor design. A prótese desenvolvida é formada por duas partes independentes que se fixam às espífises dos corpos vertebrais cranial e caudalmente ao espaço intervertebral, e se encaixam entre si por superfícies de metal-metal com capacidade de movimentação nas direções lateral, ventral e dorsal. Cada parte da prótese é angulada em duas porções: a vertical, que fica no espaço intervertebral, e a horizontal, que fica em contato com a superfície ventral dos corpos vertebrais, ambas as quais são fixadas por meio de parafusos bloqueados monocorticais. O design do protótipo desenvolvido permitiu bom encaixe no espaço intervertebral entre C4-C5, C5-C6 e C6-C7.

Femoral orthopedic implants in dogs with titanium - mechanical evaluation

Background: Orthopedic implants are commonly used for different types of surgical procedures to gain optimal functionand to provide stability to both bones and tendon structures. When inserting these implants, the characteristics of the material are important for surgical success, and the ideal implant must be biocompatible and nonallergenic. However, whenmolding an implant to the bone structure, its resistance can change significantly. Implants can be temporary or permanentin the body, and metal possesses properties that make it acceptable for bone repair. In biomedical implants, 2 types aremost common, commercially pure (CP)-Ti and Ti-6A1-4V. They both provide stable fixation and low risk of loosening.Implants made with the same material and composition can perform differently if the material has been altered by processing techniques for different scenarios. Stress, strain and elastic modulus are the primary metrics used in the description ofimplant materials. They can be calculated based on mechanical tests of specimens with defined geometry, most commonlytensile, bending and torsional tests. In order to better evaluate those changes, we compared the mechanical characteristicsof titanium bone plates, before and after they were molded to the bone, to verify and quantify the loss of stiffness andresistance after molding the plate.Materials, Methods & Results: The study was prospective. Orthopedic implant made of commercially pure titanium (CPTi) were divided into 2 groups, one group without plate molding and the other with plate molding to a dog femora bone.Thirty-six plates of different sizes (5.0, 6.5, 8.0, 9.0, 10.0- and 11.0-mm diameter) were divided into 6 groups containing6 plates of each size and submitted to the 4-point flexion test of resistance, using a piece of dog femur (weights of 5, 10,15, 20 and 25 kg) as the bone in which the...

Femoral orthopedic implants in dogs with titanium - mechanical evaluation

Background: Orthopedic implants are commonly used for different types of surgical procedures to gain optimal functionand to provide stability to both bones and tendon structures. When inserting these implants, the characteristics of the material are important for surgical success, and the ideal implant must be biocompatible and nonallergenic. However, whenmolding an implant to the bone structure, its resistance can change significantly. Implants can be temporary or permanentin the body, and metal possesses properties that make it acceptable for bone repair. In biomedical implants, 2 types aremost common, commercially pure (CP)-Ti and Ti-6A1-4V. They both provide stable fixation and low risk of loosening.Implants made with the same material and composition can perform differently if the material has been altered by processing techniques for different scenarios. Stress, strain and elastic modulus are the primary metrics used in the description ofimplant materials. They can be calculated based on mechanical tests of specimens with defined geometry, most commonlytensile, bending and torsional tests. In order to better evaluate those changes, we compared the mechanical characteristicsof titanium bone plates, before and after they were molded to the bone, to verify and quantify the loss of stiffness andresistance after molding the plate.Materials, Methods & Results: The study was prospective. Orthopedic implant made of commercially pure titanium (CPTi) were divided into 2 groups, one group without plate molding and the other with plate molding to a dog femora bone.Thirty-six plates of different sizes (5.0, 6.5, 8.0, 9.0, 10.0- and 11.0-mm diameter) were divided into 6 groups containing6 plates of each size and submitted to the 4-point flexion test of resistance, using a piece of dog femur (weights of 5, 10,15, 20 and 25 kg) as the bone in which the...(AU)

Extraluminal nitinol prosthesis in the treatment of intrathoracic tracheal collapse in a dog / Uso de prótese extraluminal de nitinol no tratamento de colapso traqueal intratorácico em um cão

A six-month-old male Brazilian Terrier with persistent cough and dyspnea was diagnosed with intrathoracic tracheal collapse and pneumonia after chest radiographics. The medical treatment was performed, and an extraluminal nitinol prosthesis was placed through thoracic access. The dog did not presented recurrence of dyspnea or pneumonia for four years after the surgical procedure. Placement of the extraluminal prosthesis with the thoracic approach effectively stabilized intrathoracic tracheal collapse without causing any structural damage in the thoracic region. Therefore, this is the first report of a successful use of this prosthesis with an intercostal approach in dogs for intrathoracic trachea collapse.

Um cão macho, da raça Terrier Brasileiro de seis meses de idade, com dispnéia e tosse persistente foi diagnosticado com colapso traqueal intratorácico e pneumonia após estudo radiográfico de tórax. Foi instituído tratamento médico e realizada toracotomia para a implantação de prótese traqueal extraluminal de nitinol. O animal não manifestou dispneia ou pneumonia durante os quatro anos posteriores ao procedimento. A implantação da prótese extraluminal através da toracotomia foi eficaz para o tratamento do colapso traqueal intratorácico, sem provocar danos estruturais na região torácica. Desta forma, este é primeiro relato da utilização bem-sucedida deste tipo de prótese, a partir da abordagem intercostal, no tratamento de cães com colapso traqueal intratorácico.

Comparison of subcutaneous inflammatory response to commercial and engineered zinc hydroxyapatite implants in rabbits / Comparação da resposta inflamatória subcutânea aos implantes de hidroxiapatita comercial e modificada com zinco em coelhos

Hydroxyapatite (HA) is widely used as a biomaterial for bone repair and metallic prostheses coating. The main limitations of the current commercial synthetic hydroxyapatite compounds include high cost and decreased availability, especially for veterinary medicine purposes. Additionally, it is thought that HA biocompatibility and bioactivity could be enhanced by the addition of metal compounds. The objective of this work was to compare the subcutaneous tissue response of commercial and engineered hydroxyapatite obtained from the bovine femur diaphysis mixed with different concentrations of hexa-hydrated Zinc Nitrate in rabbits. Twenty-Five New Zealand female rabbits were used. Five treatments were done according to HA composition (commercial HA, no Zn-HA, 0.1M Zn, 0.2M Zn, and 0.3M Zn). Each treatment was evaluated at five time-points (8, 15, 30, 60 and 90 days post-implantation). Histopathologic analysis was performed to assess inflammation by polymorphonuclear cells infiltration, neovascularization, and fibrosis. Results obtained in this work suggest that general inflammation decreased after 60 days of implantation regardless of Zn concentration. Fibrosis score was increased in the commercial HP compared to control and Zn-hydrated HA. This paper shows that bovine hydroxyapatite is a biocompatible material regardless of nitrate Zinc concentration and has the same properties of commercial hydroxyapatite.(AU)

A hidroxiapatita (HA) é amplamente utilizada como biomaterial para reparo ósseo e revestimento de próteses metálicas. As principais limitações dos atuais compostos comerciais de hidroxiapatita sintética incluem alto custo e menor disponibilidade, especialmente para fins de medicina veterinária. Além disso, acredita-se que a biocompatibilidade e a bioatividade da HA poderiam ser aumentadas pela adição de compostos metálicos. O objetivo deste trabalho foi comparar a resposta tecidual subcutânea de hidroxiapatita comercial e da obtida da diáfise do fêmur bovino misturada com diferentes concentrações de nitrato de zinco hexa-hidratado em coelhos. Foram utilizadas 25 coelhas fêmeas Nova Zelândia. Cinco tratamentos foram feitos de acordo com os compostos de HA (HA comercial, no Zn-HA, 0,1M Zn, 0,2M Zn e 0,3M Zn). Cada tratamento foi avaliado em cinco momentos (oito, 15, 30, 60 e 90 dias após a implantação). A análise histopatológica foi realizada para avaliar a inflamação por infiltração de células polimorfonucleares, neovascularização e fibrose. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a inflamação geral diminuiu após 60 dias de implantação, independentemente da concentração de Zn. O escore de fibrose foi aumentado na HA comercial comparada com o controle e com a HA hidratada com Zn. Este trabalho mostra que a hidroxiapatita bovina é um material biocompatível independentemente da concentração de nitrato de zinco e possui as mesmas propriedades da hidroxiapatita comercial.(AU)

Comparison of subcutaneous inflammatory response to commercial and engineered zinc hydroxyapatite implants in rabbits / Comparação da resposta inflamatória subcutânea aos implantes de hidroxiapatita comercial e modificada com zinco em coelhos

Hydroxyapatite (HA) is widely used as a biomaterial for bone repair and metallic prostheses coating. The main limitations of the current commercial synthetic hydroxyapatite compounds include high cost and decreased availability, especially for veterinary medicine purposes. Additionally, it is thought that HA biocompatibility and bioactivity could be enhanced by the addition of metal compounds. The objective of this work was to compare the subcutaneous tissue response of commercial and engineered hydroxyapatite obtained from the bovine femur diaphysis mixed with different concentrations of hexa-hydrated Zinc Nitrate in rabbits. Twenty-Five New Zealand female rabbits were used. Five treatments were done according to HA composition (commercial HA, no Zn-HA, 0.1M Zn, 0.2M Zn, and 0.3M Zn). Each treatment was evaluated at five time-points (8, 15, 30, 60 and 90 days post-implantation). Histopathologic analysis was performed to assess inflammation by polymorphonuclear cells infiltration, neovascularization, and fibrosis. Results obtained in this work suggest that general inflammation decreased after 60 days of implantation regardless of Zn concentration. Fibrosis score was increased in the commercial HP compared to control and Zn-hydrated HA. This paper shows that bovine hydroxyapatite is a biocompatible material regardless of nitrate Zinc concentration and has the same properties of commercial hydroxyapatite.(AU)

A hidroxiapatita (HA) é amplamente utilizada como biomaterial para reparo ósseo e revestimento de próteses metálicas. As principais limitações dos atuais compostos comerciais de hidroxiapatita sintética incluem alto custo e menor disponibilidade, especialmente para fins de medicina veterinária. Além disso, acredita-se que a biocompatibilidade e a bioatividade da HA poderiam ser aumentadas pela adição de compostos metálicos. O objetivo deste trabalho foi comparar a resposta tecidual subcutânea de hidroxiapatita comercial e da obtida da diáfise do fêmur bovino misturada com diferentes concentrações de nitrato de zinco hexa-hidratado em coelhos. Foram utilizadas 25 coelhas fêmeas Nova Zelândia. Cinco tratamentos foram feitos de acordo com os compostos de HA (HA comercial, no Zn-HA, 0,1M Zn, 0,2M Zn e 0,3M Zn). Cada tratamento foi avaliado em cinco momentos (oito, 15, 30, 60 e 90 dias após a implantação). A análise histopatológica foi realizada para avaliar a inflamação por infiltração de células polimorfonucleares, neovascularização e fibrose. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a inflamação geral diminuiu após 60 dias de implantação, independentemente da concentração de Zn. O escore de fibrose foi aumentado na HA comercial comparada com o controle e com a HA hidratada com Zn. Este trabalho mostra que a hidroxiapatita bovina é um material biocompatível independentemente da concentração de nitrato de zinco e possui as mesmas propriedades da hidroxiapatita comercial.(AU)

Review of metal surface stents: biological validation using an in vitro endothelial cell model / Revisão de stents de superfície metálica: validação biológica usando modelo de células endotelial in vitro

Studies to determine effects of metal implants for humans frequently use an in vitro animal model. Despite this experimental model evaluating responses to an implant, it is usually only possible to elucidate physiological and molecular mechanisms of metallic biomaterials with in vitro experiments using animal endothelial cells. Thus, this review proposes to elucidate models of endothelial cells used to characterize and evaluate metallic biomaterials in stent manufacturing. Animal cells are able to adhere, proliferate and develop antiplatelet responses after specific treatments on metal surfaces. In vitro tests with an endothelial cell model provide insights into hemo-integration of metallic devices and assist in planning pre-clinical experimental designs. Thus, this review encourages studies and validation of commercially available endothelial cells, as well as creation of cryopreserved cell banks as an alternative to reduce in vitro assays and as primary cultures for in vitro testing. Moreover, we encourage creation of a standard protocol for characterizing metals subjected to surface modifications.

Estudos para determinar os efeitos de implantes metálicos em humanos frequentemente usam um modelo animal in vivo. Apesar deste modelo experimental avaliar as respostas do implante, normalmente só é possível elucidar mecanismos fisiológicos e moleculares de biomateriais metálicos com experimentos in vitro utilizando células endoteliais de animais. Assim, essa revisão propõe elucidar modelos de células endoteliais utilizados para caracterizar e avaliar biomateriais na fabricação de stents. As células de animais são capazes de aderir, proliferar e desenvolver respostas antiplaquetárias após tratamentos específicos em superfícies metálicas. Testes in vitro com um modelo de células endoteliais fornecem insights sobre a integração dos dispositivos metálicos e auxiliam no planejamento de projetos experimentais pré-clínicos. Assim, esta revisão encoraja estudos e validação de células endoteliais comercialmente disponíveis, bem como a criação de bancos de células criopreservadas como uma alternativa para reduzir ensaios in vivo e de culturas primárias para testes in vitro. Além disso, incentivamos a criação do protocolo padrão para caracterizar metais sujeitos a modificações de superfície.

Review of metal surface stents: biological validation using an in vitro endothelial cell model / Revisão de stents de superfície metálica: validação biológica usando modelo de células endotelial in vitro

Studies to determine effects of metal implants for humans frequently use an in vitro animal model. Despite this experimental model evaluating responses to an implant, it is usually only possible to elucidate physiological and molecular mechanisms of metallic biomaterials with in vitro experiments using animal endothelial cells. Thus, this review proposes to elucidate models of endothelial cells used to characterize and evaluate metallic biomaterials in stent manufacturing. Animal cells are able to adhere, proliferate and develop antiplatelet responses after specific treatments on metal surfaces. In vitro tests with an endothelial cell model provide insights into hemo-integration of metallic devices and assist in planning pre-clinical experimental designs. Thus, this review encourages studies and validation of commercially available endothelial cells, as well as creation of cryopreserved cell banks as an alternative to reduce in vitro assays and as primary cultures for in vitro testing. Moreover, we encourage creation of a standard protocol for characterizing metals subjected to surface modifications.(AU)

Estudos para determinar os efeitos de implantes metálicos em humanos frequentemente usam um modelo animal in vivo. Apesar deste modelo experimental avaliar as respostas do implante, normalmente só é possível elucidar mecanismos fisiológicos e moleculares de biomateriais metálicos com experimentos in vitro utilizando células endoteliais de animais. Assim, essa revisão propõe elucidar modelos de células endoteliais utilizados para caracterizar e avaliar biomateriais na fabricação de stents. As células de animais são capazes de aderir, proliferar e desenvolver respostas antiplaquetárias após tratamentos específicos em superfícies metálicas. Testes in vitro com um modelo de células endoteliais fornecem insights sobre a integração dos dispositivos metálicos e auxiliam no planejamento de projetos experimentais pré-clínicos. Assim, esta revisão encoraja estudos e validação de células endoteliais comercialmente disponíveis, bem como a criação de bancos de células criopreservadas como uma alternativa para reduzir ensaios in vivo e de culturas primárias para testes in vitro. Além disso, incentivamos a criação do protocolo padrão para caracterizar metais sujeitos a modificações de superfície.(AU)

Hydroxyapatite-lignin composite as a metallic implant-bone tissue osseointegration improver: experimental study in dogs

The study aimed to evaluate biocompatibility, osteoconduction and osseointegration of a pasty composite of hydroxyapatite (20%) and lignin (80%) as a promoter of metal implant and bone tissue integration. An intramedullary Schanz pin was implanted in both tibias of fifteen bitches. In the left tibia, the pin was coated with the biomaterial at the time of surgery. Marrow cavity was also filled with the biomaterial. Right limb did not receive the biomaterial, then constituting the control group. Tibias were harvested from five animals at 8, 60 and 150 days after surgery; three of them were analyzed by histological and biomechanical assessment and the two remaining tibias by X-ray diffraction. Results showed that the biomaterial is biocompatible, with osteoconductivity and osseointegration properties. Histological analysis and diffractograms showed the presence of hydroxyapatite in samples in all periods, although the presence of organic material of low crystallinity was variable. There was no statistical difference in the forces required for removal of the biocompatibility, osteoconductivity and osseointegration, it was not able to promote a better intramedullary pin anchorage.

O trabalho objetivou avaliar a biocompatibilidade, a osteocondução e a osseointegração de um compósito pastoso de hidroxiapatita (20%) e lignina (80%) como promotor de integração entre implante metálico e tecido ósseo. Um pino intramedular de Schanz foi implantado em ambas as tíbias de quinze cadelas. Na tíbia esquerda, o pino foi coberto com o biomaterial no momento da cirurgia. A cavidade medular também foi preenchida com o biomaterial. O membro direito não recebeu o biomaterial, constituindo assim o grupo controle. As tíbias foram coletadas de cinco animais aos oito, 60 e 150 dias após a cirurgia, sendo três encaminhadas para avaliação histológica e biomecânica e as duas restantes, para difração de raios X. Os resultados revelaram biocompatibilidade do material, com propriedades de osteocondução e osseointegração. As análises histológicas e os difratogramas mostraram presença da hidroxiapatita no tecido em todos os períodos avaliados, embora a presença de material orgânico de baixa cristalinidade tenha sido variável. Não houve diferença estatística na força necessária para remoção do pino intramedular entre os tempos ou tratamentos. Embora o biomaterial tenha apresentado biocompatibilidade, osteocondutividade e osseointegração, ele não foi capaz de promover uma melhor ancoragem do pino intramedular.

Hydroxyapatite-lignin composite as a metallic implant-bone tissue osseointegration improver: experimental study in dogs

The study aimed to evaluate biocompatibility, osteoconduction and osseointegration of a pasty composite of hydroxyapatite (20%) and lignin (80%) as a promoter of metal implant and bone tissue integration. An intramedullary Schanz pin was implanted in both tibias of fifteen bitches. In the left tibia, the pin was coated with the biomaterial at the time of surgery. Marrow cavity was also filled with the biomaterial. Right limb did not receive the biomaterial, then constituting the control group. Tibias were harvested from five animals at 8, 60 and 150 days after surgery; three of them were analyzed by histological and biomechanical assessment and the two remaining tibias by X-ray diffraction. Results showed that the biomaterial is biocompatible, with osteoconductivity and osseointegration properties. Histological analysis and diffractograms showed the presence of hydroxyapatite in samples in all periods, although the presence of organic material of low crystallinity was variable. There was no statistical difference in the forces required for removal of the biocompatibility, osteoconductivity and osseointegration, it was not able to promote a better intramedullary pin anchorage.

O trabalho objetivou avaliar a biocompatibilidade, a osteocondução e a osseointegração de um compósito pastoso de hidroxiapatita (20%) e lignina (80%) como promotor de integração entre implante metálico e tecido ósseo. Um pino intramedular de Schanz foi implantado em ambas as tíbias de quinze cadelas. Na tíbia esquerda, o pino foi coberto com o biomaterial no momento da cirurgia. A cavidade medular também foi preenchida com o biomaterial. O membro direito não recebeu o biomaterial, constituindo assim o grupo controle. As tíbias foram coletadas de cinco animais aos oito, 60 e 150 dias após a cirurgia, sendo três encaminhadas para avaliação histológica e biomecânica e as duas restantes, para difração de raios X. Os resultados revelaram biocompatibilidade do material, com propriedades de osteocondução e osseointegração. As análises histológicas e os difratogramas mostraram presença da hidroxiapatita no tecido em todos os períodos avaliados, embora a presença de material orgânico de baixa cristalinidade tenha sido variável. Não houve diferença estatística na força necessária para remoção do pino intramedular entre os tempos ou tratamentos. Embora o biomaterial tenha apresentado biocompatibilidade, osteocondutividade e osseointegração, ele não foi capaz de promover uma melhor ancoragem do pino intramedular.

Hydroxyapatite-lignin composite as a metallic implant-bone tissue osseointegration improver: experimental study in dogs / Compósito de hidroxiapatita sintética e lignina como promotor de osseointegração entre implante metálico e tecido ósseo: estudo experimental em cães

The study aimed to evaluate biocompatibility, osteoconduction and osseointegration of a pasty composite of hydroxyapatite (20%) and lignin (80%) as a promoter of metal implant and bone tissue integration. An intramedullary Schanz pin was implanted in both tibias of fifteen bitches. In the left tibia, the pin was coated with the biomaterial at the time of surgery. Marrow cavity was also filled with the biomaterial. Right limb did not receive the biomaterial, then constituting the control group. Tibias were harvested from five animals at 8, 60 and 150 days after surgery; three of them were analyzed by histological and biomechanical assessment and the two remaining tibias by X-ray diffraction. Results showed that the biomaterial is biocompatible, with osteoconductivity and osseointegration properties. Histological analysis and diffractograms showed the presence of hydroxyapatite in samples in all periods, although the presence of organic material of low crystallinity was variable. There was no statistical difference in the forces required for removal of the biocompatibility, osteoconductivity and osseointegration, it was not able to promote a better intramedullary pin anchorage.(AU)

O trabalho objetivou avaliar a biocompatibilidade, a osteocondução e a osseointegração de um compósito pastoso de hidroxiapatita (20%) e lignina (80%) como promotor de integração entre implante metálico e tecido ósseo. Um pino intramedular de Schanz foi implantado em ambas as tíbias de quinze cadelas. Na tíbia esquerda, o pino foi coberto com o biomaterial no momento da cirurgia. A cavidade medular também foi preenchida com o biomaterial. O membro direito não recebeu o biomaterial, constituindo assim o grupo controle. As tíbias foram coletadas de cinco animais aos oito, 60 e 150 dias após a cirurgia, sendo três encaminhadas para avaliação histológica e biomecânica e as duas restantes, para difração de raios X. Os resultados revelaram biocompatibilidade do material, com propriedades de osteocondução e osseointegração. As análises histológicas e os difratogramas mostraram presença da hidroxiapatita no tecido em todos os períodos avaliados, embora a presença de material orgânico de baixa cristalinidade tenha sido variável. Não houve diferença estatística na força necessária para remoção do pino intramedular entre os tempos ou tratamentos. Embora o biomaterial tenha apresentado biocompatibilidade, osteocondutividade e osseointegração, ele não foi capaz de promover uma melhor ancoragem do pino intramedular.(AU)

Evaluation of mechanical and metal alloy composition of two sizes of circular external fixator rings for three different manufacturers for dogs / Avaliação mecânica e de composição de liga metálica de dois tamanhos de anéis para fixador externo circular de três diferentes fabricantes para cães

Background: Circular external skeletal fixator Ilizarov is a fixation method widely used to stabilize fractures. The method is performed using several components but the ring stands out as the fundamental component of this device, and compression loads in the same plane of the ring are mainly due to the wires connected from one side to another of the implant. The axial load is reached on the rings with a proper tension distractor device connected to the wires and fixed with bolts, washers and nuts during surgical procedure. Additional loads to axial tension are employed during patient`s physical activities after surgery. The study aimed to compare the resistance to axial compression load and analyze the alloy composition of the Ilizarov rings with different diameter sizes and alloys. Materials, Methods & Results: We tested two diameters of rings acquired from three manufacturers for mechanical axial compression. Manufacture sample (N = 30 rings of each trademark) was divided into two groups (60 and 80 diameter mm). The tests to evaluate strength and deformation parameters were performed in a universal testing machine Kratos ® 3.000 MP KE model, equipped with a load cell of 3000 N with test speed of 10 mm per minute. We also evaluated the elemental alloy composition by the method of the TTPIXE (Thick Target Proton Induced X-Ray Emission) in external PIXE...(AU)

Evaluation of mechanical and metal alloy composition of two sizes of circular external fixator rings for three different manufacturers for dogs / Avaliação mecânica e de composição de liga metálica de dois tamanhos de anéis para fixador externo circular de três diferentes fabricantes para cães

Background: Circular external skeletal fixator Ilizarov is a fixation method widely used to stabilize fractures. The method is performed using several components but the ring stands out as the fundamental component of this device, and compression loads in the same plane of the ring are mainly due to the wires connected from one side to another of the implant. The axial load is reached on the rings with a proper tension distractor device connected to the wires and fixed with bolts, washers and nuts during surgical procedure. Additional loads to axial tension are employed during patient`s physical activities after surgery. The study aimed to compare the resistance to axial compression load and analyze the alloy composition of the Ilizarov rings with different diameter sizes and alloys. Materials, Methods & Results: We tested two diameters of rings acquired from three manufacturers for mechanical axial compression. Manufacture sample (N = 30 rings of each trademark) was divided into two groups (60 and 80 diameter mm). The tests to evaluate strength and deformation parameters were performed in a universal testing machine Kratos ® 3.000 MP KE model, equipped with a load cell of 3000 N with test speed of 10 mm per minute. We also evaluated the elemental alloy composition by the method of the TTPIXE (Thick Target Proton Induced X-Ray Emission) in external PIXE...

Virtual planning and construction of prototyped surgical guide in implant surgery with maxillary sinus bone graft

PURPOSE: To evaluate the efficacy of associating techniques of bone grafting in the maxillary sinus with the use of a prototyped surgical guide for planning and positioning dental implants in total edentulous maxillae, rehabilitated after six months. METHODS: Eight patients consecutives with totally edentulous maxilla presenting few remaining bone in the posterior alveolar ridge, associated with pneumatization of the maxillary sinus were selected. Twenty eight Brånemark RP 10mm implants were installed in 14 maxillary sinuses. The surgical planning for the implant installation was performed with the DentalSlice software by means of a computerized tomography. The obtained images were used for building a surgical guide that, placed over the maxilla, showed the exact position for the implants installation (prototyped surgical guide). The portion of the implants that went into the maxillary sinus was covered by an autogenous bone graft. RESULTS: The patients were re-evaluated six months after the surgery and a 100% success rate was achieved. All of the implants presented no mobility or symptoms, permitting an oral rehabilitation with total fixed screw-retained prosthesis over the implants. CONCLUSION: The technique of associating implants and bone graft in the maxillary sinus aided by a prototyped guide planned on DentalSlice has showed itself efficient for positioning implants and for quantifying and locating the bone graft.(AU)

Placas ósseas confeccionadas a partir de diáfise cortical equina na osteossíntese femoral em coelhos / Bone plates produced from equine cortical bone in rabbits femoral osteosynthesis

A evolução tecnológica tem possibilitado o desenvolvimento e o aperfeiçoamento de novos materiais para implantes. Apesar dos fundamentais benefícios providos pelos dispositivos ortopédicos, complicações decorrentes de corrosão, degradação, infecção, além de outras podem ocorrer. O entendimento das características dos biomateriais é fundamental para a previsibilidade do seu comportamento in vivo, fornecendo subsídios para que o composto mais adequado seja escolhido na reconstrução do defeito ósseo. As placas de origem metálica são as mais utilizadas para o reparo de fraturas de ossos longos, sendo mecanicamente resistentes e biocompatíveis. No entanto, a necessidade de remoção e o enfraquecimento do osso são suas principais desvantagens. Neste trabalho, placas produzidas a partir de osso cortical equino foram empregadas experimentalmente em fêmur osteotomizado de coelhos (Grupo osso-GO), num estudo comparativo com placas de metal (Grupo metal-GM). A avaliação radiográfica foi realizada a cada 30 dias, durante 120 dias, momento em que foi então realizada análise histológica do material em estudo. Não houve diferença estatisticamente significante entre os dois grupos com relação à morfometria do calo ósseo e consolidação óssea em todos os momentos avaliados, sendo que ambas as placas permitiram a consolidação em todos os animais. Entretanto, observou-se que o calo ósseo foi menor no GO, em relação ao GM, em todos os momentos do estudo. Por outro lado, a maior parte dos animais do GO apresentou consolidação completa da fratura aos 90 dias, enquanto que no GM isto ocorreu aos 60 dias. Não foram evidenciadas células do tipo corpo estranho na histopatologia dos animais do GO, mas maior quantidade de tecido fibroso foi identificada, envolvendo este biomaterial. A placa confeccionada com osso equino representa uma alternativa de baixo custo e muito viável, uma vez que permitiu estabilização adequada para consolidação óssea de fratura de fêmur em coelhos. Neste estudo, a menor formação de calo periosteal, associada a um tempo superior para consolidação em GO sugerem maior estabilidade da fratura onde a placa de osso foi utilizada. (AU)

Actually, technological advances have contributed to the development and improvement of new materials for implants. Despite the fundamental benefits provided by orthopedic materials, complications resulting from corrosion, degradation, infection, and others may occur. The knowledge of characteristics of the biomaterials is important to predict their behavior in vivo, supporting that the most suitable compound is chosen to reconstruct the bone defect. Metallic plates are the most common material used for repair of long bone fractures, and they are mechanically stable and biocompatible. However, the need of removal and bone weakening are their disadvantages. In this paper, plates made from equine cortical bone were used experimentally in osteotomized rabbit femur (bone-GO Group), in a comparative study with metal plates (metal GM Group). Radiographic evaluation was performed every 30 days during 120 days, at which time was then performed femur histological analysis. During all evaluated moments of the study, there was no statistically significant difference between the two groups in callus morphometry, and complete consolidation was observed in all animals. However, it was observed that the callus was lower in GO compared to GM, all times during the study. Moreover, most of the GO animals showed complete consolidation fracture at 90 days only, whereas this occurred in GM at 60 days. There were no foreign-body cells in the histopathology exam of the GO animals, but larger amount of fibrous tissue was identified, involving this biomaterial. The plate made from horse bone represents a low cost alternative and it is very feasible, it allowed adequate stabilization of femur fracture in rabbits. In this study, the lower periosteal callus associated with a longer time for consolidation in GO suggest greater fracture stability when the bone plate was used. (AU)

ANÁLISE FOTOELÁSTICA DE DOIS NOVOS MODELOS DE IMPLANTE NÃO CIMENTADO PARA A ARTROPLASTIA TOTAL DO QUADRILEM MODELO CANINO

O objetivo deste estudo foi analisar e comparar as tensões internas geradas em diferentes pontos no modelo fotoelástico de fêmur, utilizando dois novos modelos de hastes femorais para prótese total de quadril não cimentada em cães. A haste 1, possui extensão na base do colo do implante, denominado colar, já o implante 2, possui a sua porção proximal e lateral proeminente. Almejou-se determinar as tensões produzidas pelos dois modelos de hastes femorais no seu leito receptor após a inserção e aplicação de carga. Para tal, 10 modelos de fêmures em material fotoelástico foram confeccionados com as próteses inseridas em posição neutra, sendo utilizadas cinco hastes 1 número 8 (Grupo 1) e cinco hastes 2 número 7 (Grupo 2). A fôrma inicial do fêmur foi obtida através da imagem radiográfica e tomográfica de um osso de cão adulto com aproximadamente 25 kg. As construções foram submetidas a aplicação de carga de flexo-compressão, no eixo axial de cada amostra, em máquina universal de ensaios. Estipulou-se a carga a ser aplicada (100 N), de forma que a mesma não ultrapassasse a resistência do material fotoelástico utilizado. As tensões internas (kPa) ao redor da haste femoral foram avaliadas em sete pontos pré-determinados utilizando polariscópio de transmissão plana. Deste modo, durante o teste, o Grupo 1 exibiu valores significativamente maiores (p < 0,05) para a variável resultante deste estudo, nos pontos localizados na região médio proximal do fêmur (calcar). Nos demais pontos, estatisticamente, considerou-se similar entre os três grupos (p > 0,05). Constatou-se através do método fotoelástico que o colar da haste 1 auxilia na transferência de carga para a região do calcar, podendo atuar in vivo na redução de complicações como afundamento (subsidence), fraturas e remodelamento adaptativo (stress shielding).

The aim of this study was to analyze and compare internal tensile generated at different points in the femoral photoelastic model using two new models of cementless femoral stem for total hip artroplasthy in dogs. The stem 1 has an extension at the proximal base of the implant (collar) and implant 2, has (convex proximal and lateral portion) of metal at proximal and lateral portion. It was desired to determine the tensions produced by the two models of femoral stem in the femoral canal after insertion and load application. Ten femoral models of photoelastic material were made with the prosthesis inserted in a suitable position, using five stems 1 size 8 (Group 1) and five stems 2 size 7 (Group 2). The initial femoral form was obtained through the radiographic and tomographic image of an adult dog weighing 25 kg. The models were subjected to flexo-compression loading on the axial axis of each sample in a universal test machine. The load to be applied (100 N) was stipulated, so that it did not exceed the resistance of the photoelastic material used. The internal tensions (kPa) around the femoral stems were evaluated at seven predetermined points using a transmission polariscope. Thus, during the test, Group 1 showed significantly higher values (p< 0.05) for the variable resulting from this study, in points located in the proximal medial region of the femur (calcar). In the other points, statistically, it was considered similar between the two groups (p> 0.05). It was found through the photoelastic method that the collar of stem 1 aids in load transfer to the calcar region and may act in vivo in the reduction of complications such as subsidence, fractures and stress shielding (adaptive remodeling).

Eficiência de detector de metais e barra magnética no controle de contaminações físicas

Dentre os três principais tipos de contaminações, a física, não menos importante que a química e biológica, deixa grandes dúvidas quando o assunto é metal. Qual a melhor forma de retê-los? A resposta certamente será obtida analisando a origem do risco, porém, o que implantar na linha de produção quando a dúvida é: detector de metais ou atrativo magnético? Neste artigo foi identificado que, para uma determinada situação de risco, nem a barra magnética nem o detector de metais reduzem os perigos a níveis aceitáveis. Para este estudo foram reunidos dados de uma barra magnética e dados do Serviço de Atendimento ao Cliente de uma empresa de confeitos durante 12 meses. Estes mesmos dados foram avaliados em comparação à eficácia de um detector de metais e em relação às leis vigentes no país. Desta forma foi identificado que, na empresa estudada, utilizar somente a barra magnética, apesar dos perigos não estarem dentro dos níveis aceitáveis, é mais viável pois apresentou melhores resultados que o detector de metais e não causa perdas por falsos rejeitos.(AU)

Among the three main types of contamination, physics, no less important than chemical and biological, leave bigs doubts when it comes to metal. What is the best way to retain them? The answer will certainly be obtained by analyzing the origin of the risk, but what to implant in the production tine when the doubt is: metal detector or magnetic attraction? In this article it was identified that for a given risk situation the magnetic bar reduces the hazards to acceptable levels. For this study data was collected from a magnetic bar and customer service data in a confectionery company for 12 months. These same data were evaluated in comparison to the effectiveness of a metal detector and in relation to the laws in force in the country. In this way it was identified that in this confectionery company, only using the magnetic bar is enough to reduce the danger to acceptable levels.(AU)

Produção customizada por impressão tridimensional de placa metálica para correção de fratura em úmero de gavião-carijó (Rupornis magnirostris)

CORRÊA, Clarice Gonring. Produção customizada por impressão tridimensional de placa metálica para correção de fratura em úmero de gavião-carijó (Rupornis magnirostris) 2017. Dissertação (mestrado em medicina veterinária, patologia e ciências clínicas). Instituto de Veterinária, Departamento de Medicina e Cirurgia Veterinária, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2017. As aves são os animais silvestres mais atendidos nas clínicas veterinárias e os mais frequentemente recebidos nos centros de triagens e zoológicos, provenientes de ações policiais de resgate e contra o tráfico. Com aumento dos atendimentos na rotina clínica houve a necessidade de avanços nas pesquisas abordando sua anatomia, fisiologia e patologias. Dentre as afecções mais frequentes encontram-se as fraturas de úmero, desafiadoras para qualquer cirurgião, pois o grande canal medular e corticais ósseas finas e quebradiças não suportam muito bem os implantes. Sua anatomia diferenciada com presença de diversos processos anatômicos torna este osso objeto de grande importância de estudo. Apesar de existirem diferentes técnicas para correção destas afecções, nenhuma delas tem apresentado resultados satisfatórios podendo, ainda, prejudicar o retorno dos animais de vida livre à natureza. Na rotina clínica de pequenos animais existem alternativas tanto clássicas quanto inovadoras para resolução deste tipo de fratura, no entanto, ainda não há no mercado implantes produzidos especificamente para aves. Desta forma, são necessárias mais pesquisas sobre as técnicas cirúrgicas e a produção de implantes que atendam as características dos ossos das aves, permitindo o retorno funcional precoce do membro afetado. Neste contexto, uma placa de liga de titânio para correção de fraturas médio distais de úmero de gaviões-carijó foi produzida e fixada por cerclagem e hemicerclagem. Utilizando-se questionários foram coletados dados de profissionais atuantes na área de clínica e cirurgia de animais selvagens para maior compreensão a respeito dos tipos e locais de maior ocorrência das fraturas. A partir da imagem tomográfica de um animal formolizado foi realizada a impressão da estrutura óssea da asa da ave, permitindo a obtenção de um estudo anatômico mais aprofundado. O implante, protótipo rápido, desenvolvido em programa de CAD (computer aided design) e impresso com tecnologia tridimensional, foi testado em cadáveres da espécie escolhida e sua resistência avaliada com teste biomecânico. A placa desenvolvida é leve, de material resistente, biocompatível e apresentou boa justaposição ao osso. Nos ensaios biomecânicos exibiu bons resultados, sendo a carga máxima suportada pelo conjunto osso, placa e fios de aço de aproximadamente dez vezes maior do que a carga suportada pelo osso íntegro. A dificuldade de utilização de placas em úmero de aves está associada à inadequação dos implantes fabricados, adaptados de cães e gatos e a prototipagem rápida permitiu o desenvolvimento de um implante leve, com grande ajuste ao osso e com fixação por fio de aço, superando as atuais dificuldades da aplicação de placas em úmero de aves.

CORRÊA, Clarice Gonring. Custom manufacturing of metal plate by three-dimensional printing for humeral fracture correction of hawk (Rupornis magnirostris). 2017. Dissertação (Master Degree in Veterinary Medicine, Pathology). Instituto de Veterinária, Departamento de Medicina e Cirurgia Veterinária, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2017. Birds are the wild animals most attended at veterinary clinics and also the more frequently received at the wild animal sorting centers and zoological centers, coming from rescue and against wildlife trade police actions. With increased attendance in the clinical routine, advances in the research became necessary, addressing their anatomy, physiology and pathologies. Among the more frequently found affections are humerus fractures, which are challenging to any surgeon, once the large medullary canal and thin and brittle bone cortices do not support the implants very well. Its differentiated anatomy with the presence of several anatomical processes makes this bone object of big importance of study. Although there are different techniques for the correction of these conditions, none of them have presented satisfactory results and they could also harm the return of free-living animals to nature. In the clinical routine of small animals there are alternatives, both classic and innovative ones, for the resolution of this type of fracture, however, there arent commercially implants produced specifically for birds yet. Thus, more research is needed on surgical techniques and the production of implants containing birds bones characteristics - allowing the early functional return of the affected limb. In this context was produced and fixed by cerclage and hemi cerclage a titanium alloy plate for correction of midface distal fractures of hawks humerus. By using questionnaires, data were collected from professionals who works in the wildlife clinic and surgery area, in order to have a better understanding of the types and locations of higher occurrence of fractures. From the tomographic image of an animal cadaver fixed using formaldehyde, the printing of the bone structure of the bird's wing was made, allowing a more in-depth anatomical study. The implant, a rapid prototype, developed in computer aided design (CAD) and printed with three-dimensional technology, was tested in cadavers of the chosen species and its resistance evaluated with biomechanical test. The developed plate is light, made of resistant material, biocompatible and presented good juxtaposition to the bone. In the biomechanical tests it showed good results, being the maximum load supported by the set bone, plate and steel wires of approximately ten times greater than the load supported by the intact bone. The difficulty of using plate in humerus is associated with the inadequacy of the manufactured implants, adapted from dogs and cats, and the rapid prototyping allowed the development of a lightweight implant with a great fit to the bone and fixation by steel wire, exceeding the current difficulties of applying plates in avian humerus.

DESENVOLVIMENTO DE FILMES DE ÓXIDOS NANOESTRUTURADOS EM LIGAS BINÁRIAS DE NIÓBIO-TITÂNIO

Devido suas propriedades favoráveis como estabilidade química, resistência à corrosão, propriedades mecânicas e biocompatibilidade, o titânio e suas ligas vem sendo utilizados para a fabricação de próteses e implantes para fins biomédicos. A estabilidade destes metais e ligas é obtida devido a uma camada de passivação biocompatível de dióxido de titânio, formada naturalmente sobre a superfície. Neste trabalho, o titânio foi anodizado utilizando técnicas potenciodinâmicas formando um filme do tipo duplex com uma camada inferior do tipo barreira com uma estrutura do tipo nanotubos na parte superior. Este filme tem como objetivo a passivação do metal ou da liga e potencializar as características dos materiais frente às interações com o meio fisiológico. Embora esse filme de óxido seja considerado como uma camada intermediária protetora entre os tecidos hospedeiros e o implante, ele é considerado pelo sistema imune, um corpo estranho, e sendo muito fino (apenas alguns nanômetros) e instável sob a ação dos fluidos corporais. A corrente de corrosão dos metais e da liga com o recobrimento de óxido em solução de Ringer aumenta no sentido Ti> Nb> liga 46,5 % m/m Ti. O Nb polido apresenta alta viabilidade celular e baixa genotoxidade. Os materiais anodizados apresentam citotoxidade e genotoxidade.

Due to their favorable properties as chemical stability, corrosion resistance, mechanical properties and biocompatibility, titanium and his alloys have been used for the manufacture of implants and prostheses for biomedical purposes. The stability of these metals and alloys is obtained due to a passivation layer of biocompatible titanium dioxide, naturally formed on the surface. In this work, titanium was anodized using potentiodynamic techniques forming a duplex with a film barrier back sheet type with a structure of type nanotubes on top. This film aims to metal passivation or alloy and enhance the characteristics of the material forward to interactions with the physiological environment. Although this oxide film is considered as a protective intermediate layer between the host tissue and the implant, it is considered the defense system a foreign body, and being very thin (only a few nanometers) and unstable under the action of body fluids. The current corrosion of metals and alloy with oxide coating in Ringer's solution increases towards Ti> Nb> Alloy 46.5% m / m Ti. The polished Nb shows high via cell viability and low genotoxicity. The anodized materials exhibit cytotoxicity and genotoxicity.

Acupuntura e implante de fragmentos de ouro em pontos de acupuntura e pontos gatilho para o tratamento de displasia coxo-femoral em Pastor Alemão / Acupuncture and Gold Bead Implant for Hip Dysplasia in German Shepherd

Canine hip dysplasia (HD) is characterized by hip joint laxity and subluxation. It is the most common cause of osteoarthritis in dogs, especially in larger breeds. Its management includes nutritional supplements, nonsteroidal anti-inflammatory drugs, physical therapy, acupuncture or surgical procedures. Implantation of gold beads in acupuncture points and trigger points around a joint has been used in the treatment of osteoarthritis in dogs for at least 30 years. Gold bead implants(GBI) acts as continuous acupuncture stimulation and trigger point treatment in canine HD with long lasting results. Electrophysiological investigations of trigger points reveal dysfunctional muscle spindles which indicate that the electrical activity of active loci arises from extrafusal motor endplates.