Torsional force applied to the tibia of living lambs in an attempt to change the bone rotational axis.

PURPOSE: To evaluate the effects of torsional force on the rotational axis of living lamb tibias. METHODS: An external fixator device was designed to apply rotation to the tibias of lambs. Once a week, the bone distal extremity was rotated 2º. After achieving ~20º of internal rotation, the turning was discontinued and the device was maintained in situ for one month and euthanasia occurred in group A (n=10) after this. In group B (n=9) euthanasia occurred three months after removing the device. Computed tomography scans evaluated the rotational angle; dual-energy X-ray absorptiometry assessed the bone mineral density, and conventional and polarized light microscopy studied the bone microstructure. RESULTS: In group A, the mean angle of the external rotation in the control tibias was 24º and 8º in the twisted tibias (p<0.0001); in group B, the angle was 23º (control) and 7º (twisted, p<0.0001), with no differences between groups A and B (p=0.9567). The BMD increased in the twisted tibias in group A (p<0.0001) and in group B (p=0.0023), with no between-group differences (p>0.05). Microscopically, the twisted tibias showed asymmetrical subperiosteal bone deposition on the lateral cortex surface. CONCLUSION: Gradual torsion applied to the immature tibia significantly modified its rotational axis.

Torsional force applied to the tibia of living lambs in an attempt to change the bone rotational axis

To evaluate the effects of torsional force on the rotational axis of living lamb tibias. METHODS: An external fixator device was designed to apply rotation to the tibias of lambs. Once a week, the bone distal extremity was rotated 2º. After achieving ~20º of internal rotation, the turning was discontinued and the device was maintained in situ for one month and euthanasia occurred in group A (n=10) after this. In group B (n=9) euthanasia occurred three months after removing the device. Computed tomography scans evaluated the rotational angle; dual-energy X-ray absorptiometry assessed the bone mineral density, and conventional and polarized light microscopy studied the bone microstructure. RESULTS: In group A, the mean angle of the external rotation in the control tibias was 24º and 8º in the twisted tibias (p<0.0001); in group B, the angle was 23º (control) and 7º (twisted, p<0.0001), with no differences between groups A and B (p=0.9567). The BMD increased in the twisted tibias in group A (p<0.0001) and in group B (p=0.0023), with no between-group differences (p>0.05). Microscopically, the twisted tibias showed asymmetrical subperiosteal bone deposition on the lateral cortex surface. CONCLUSION: Gradual torsion applied to the immature tibia significantly modified its rotational axis.

Desenvolvimento e desempenho de um fixador flexível na consolidação de fraturas diafisárias transversais provocadas iatrogênicamente na tíbia de carneiros / Development and performance of a flexible fixator on bone healing of transverse diaphyseal fracture caused iatrogenically in the sheep tibiae

Foi realizado um estudo experimental sobre o desenvolvimento e desempenho de um fixador externo flexível no processo de consolidação de tíbias de carneiros submetidas à osteotomia transversa mediodiafisária. Foram empregados no estudo 20 carneiros da raça Santa Inês, com massa corporal média de 37kg, divididos em diferentes grupos conforme o período de observação pós-operatória, de 30, 45, 60 e 90 dias. Ao final, os animais sofreram a eutanásia e as tíbias foram removidas para estudo de volumetria transversal do calo ósseo por tomografia computadorizada e ensaio mecânico destrutivo. Os resultados mostraram que ocorreu a formação de calo ósseo volumoso, caracterizando assim a ocorrência de deslocamento de carga axial para o foco da osteotomia, promovida pelo fixador externo utilizado. No ensaio mecânico, observou-se que as comparações entre os grupos respectivos intactos e operados foram significantemente diferentes (P<0,05), com exceção do grupo com 90 dias, demonstrando haver rigidez equivalente ao osso normal. Em nenhum dos animais, houve desenvolvimento de pseudoartroses ou não união óssea. Diante dos resultados, conclui-se que o uso do fixador com haste flexível abordado nesta pesquisa para o tratamento de fraturas dos ossos longos de animais de médio porte foi de fácil aplicação, reprodutível e recomendável.

An experimental study was carried out to verify the development and performance of a flexible external fixator on the bone healing process of the tibia of sheep submitted to a transverse diaphyseal osteotomy. It was used twenty Santa Inês sheep with average weigh of 37kg divided in groups, according to the period of postoperative observation of 30, 45, 60 and 90 days. At the end, the animals were sacrificed and the tibiae were removed for study of transverse callus volumetric by computed tomography and destructive mechanical testing. The results had shown that the formation of voluminous callus occurred, thus characterizing the occurrence of displacement of axial load to the focus of the osteotomy, promoted by the used external fixator used. The mechanical testing showed that the comparisons between the respective intact and operated groups were significantly different (P<0.05) except for the group with 90 days, which demonstrated equivalent stiffness when compared to normal bone. In none of the animals there was development of pseudarthrosis or non-union of the bone. Given the results, it was conclude that the use of the flexible fixator covered in this research for treatment of long bones fractures in medium animals was easy to apply, reproducible and recommended.

Uma nova pinça regulável para a produção de lesões por esmagamento do nervo ciático do rato / A new adjustable pinch designed for producing crush nerve injuries in the sciatic nerve of rats

OBJETIVO: Foi nosso objetivo, desenvolver uma pinça regulável que permite produzir uma lesão com carga conhecida, num segmento de 5 mm de comprimento do nervo isquiático de ratos. MÉTODOS: O material escolhido para confecção da pinça foi o aço inoxidável, pela sua maior durabilidade e possibilidade de esterilização com soluções anti-sépticas, quase sempre corrosivas. A carga de esmagamento da pinça é regulável, pelo aumento ou diminuição da tensão da mola que a aciona, por meio de um parafuso de regulagem de calibração, feita com uma célula de carga. RESULTADO: A pinça foi utilizada em investigações experimentais e mostrou-se tão eficiente quanto as máquinas de ensaio e de peso morto anteriormente utilizadas. CONCLUSÃO: A pinça desenvolvida apresenta vantagens de ser portátil, de fácil manuseio, baixo custo e permite padronização da carga aplicada.

OBJECTIVE: A new adjustable pinch has been developed for producing a crush injury, with a previously known load of 5 kg, on a 5 mm-long segment of the nerve. METHODS: Stainless steel was the material selected for building the pinch due its durability and possibility of sterilization with anti-septic substances, which are often corrosive. The crushing load of the pinch is adjustable by increasing or decreasing the tension of the spring by means of a screw used for calibration, which is performed by a load cell. RESULT: This pinch has been used in a few experimental investigations and was shown to be as efficient as both the universal testing machine and the dead weight machine, previously used. CONCLUSION: The developed pinch has the advantages of being portable and user-friendly. In addition, the pinch is cheap and allows for the standardization of the applied load.

Mechanical resistance of peripheral nerve repair with biological glue and with conventional suture at different postoperative times.

Regardless of its type, the repair of a peripheral nerve must ideally permit early motion of the affected limb and resist disruption by the tensile forces generated throughout the healing process and regeneration. A comparative study of the mechanical resistance of the repair of the sciatic nerve with biological glue and conventional microsurgical suture over time was undertaken in 48 rats. Both right and left sciatic nerves were exposed simultaneously and repaired at random with the glue on one side and conventional suture on the opposite side. Mechanical resistance of the repair was evaluated in situ with a universal testing machine using a hooklike accessory applied proximally to the repair site, immediately and at 7, 14, and 28 days postoperatively. A load was applied at the rate of 2 mm/min till rupture. The resistance of both types of repair significantly increased up to day 14 ( P < 0.001), and the repair with the glue was significantly less resistant than repair with conventional suture immediately postoperatively ( P < 0.001) and on day 7 ( P = 0.03). Resistance became equivalent for the two types of repair on days 14 ( P = 0.67) and 28 ( P = 0.34). The change in resistance of both types of repair with time was in accordance with the power function numeric formula.

Tension band wire fixation for valgus osteotomies of the proximal femur: a biomechanical study of three configurations of fixation.

BACKGROUND: A variety of techniques can be used to achieve stabilization of femoral valgus osteotomies in children, but what is lacking is a versatile fixation system that associates stability and versatility at different ages and for different degrees of deformity. METHODS: Mechanical tests of three configurations used to fix femoral valgus osteotomies, based on the tension band wire principle, were carried out. A 30 degrees wedge valgus osteotomy was performed at the subtrochanteric level in 60 swine femurs and fixed with three different systems. In Group 1, two Kirschner wires (K wire) were introduced from the tip of the greater trochanter to the medial cortex, crossing the osteotomy. A flexible steel wire was anchored to the K wires into holes in the lateral cortex and tightened to form a tension band. The same setup was used in Group 2, but two additional smooth K wires were inserted into the lateral surface of the greater trochanter and driven to the femoral head with the distal extremities bent and tied around the bone shaft. In Group 3, the fixation was similar to that in Group 2, but the ascending K wires were introduced below the osteotomy level, crossing the osteotomy. Mechanical tests in bending-compression and torsion were used to access the stability. FINDINGS: The torsional relative stiffness was 116% greater for Group 3 (0.27 Nm/degree) and no significant difference was found between Group 1 (0.10Nm/degree) and Group 2 (0.12 Nm/degree). The average torque was 103% higher for Group 3 (1.86 Nm). Stiffness in bending-compression was significantly higher in Group 3 (508 x 10(3) N/m) than in Group 1 (211 x 10(3) N/m) and Group 2 (219 x 10(3) N/m). INTERPRETATION: Fixation as used in Group 3 was significantly more stable, both in torsion and bending-compression tests, than the other two techniques.

Estabilização primária da diáfise umeral: estudo experimental de diferentes métodos de osteossíntese / Primary stabilization of humeral shaft fractures: an experimental study of different osteosynthesis methods

OBJETIVO: Estudo experimental idealizado com o objetivo de se avaliar a estabilização primária das fraturas da diáfise umeral com três diferentes métodos de osteossíntese, representados por uma placa tipo DCP aplicada com técnica em ponte, uma síntese incomum, denominada SPS®, ainda sem similar na literatura, aplicada pela técnica em ponte, e um terceiro método constituído de uma haste intramedular com um método de bloqueio também incomum proporcionado por um parafuso cortical distalmente e por um fio do tipo Ender proximalmente. MATERIAL E MÉTODO: Vinte e um pares de úmeros humanos foram divididos em três grupos, utilizando-se um tipo de material para cada grupo, os quais foram submetidos a osteotomias, aos procedimentos de fixação e a ensaios não destrutivos de flexo-compressão e de torção, com limites de carga de 200N e de 100N, respectivamente e, num mecanismo de "crossing", foram submetidos secundariamente a novos ensaios de torção e de flexo-compressão, amparados por análise estatística. RESULTADOS: O grupo da placa DCP em ponte mostrou boa resistência às cargas aplicadas, o que também ocorreu no grupo do SPS®, que apesar de mostrar maiores índices de deflexão, apresentou grande capacidade elástica. O grupo da haste intramedular mostrou bons resultados nos ensaios de flexo-compressão, devido ao seu mecanismo de tutor, mas não demonstrou resistência às cargas de torção.

OBJECTIVE: The purpose of this study was to assess primary stabilization of humeral shaft fractures using three different methods of fixation, represented by a DCP type plate, applied as a bridge plate, an uncommon synthesis material named SPS®, not previously described in literature and also used as a bridge plate, and a third type of material constituted by an intramedullary nail, with an uncommon locking provided by a distal cortical screw and a proximal Ender-type wire. MATERIAL AND METHOD: Twenty-one pairs of human humeri were divided into three groups, each using one type of material for fixation, the bones of which were osteotomized, stabilized and submitted to nondestructive flexion-compression and torsion assays up to 200 N and 100 N respectively, and, in a crossing mechanism, the groups were again submitted to other torsion and flexion-compression assays, supported by statistical analysis. RESULTS: The bridge-DCP group showed good resistance to the applied forces, similarly to the SPS® group, which, although presenting greater deflection, showed great elastic capacity. The intramedullary nail group showed good results in the flexion-compression assay due to the tutor mechanism of the intramedullary nails, but did not show resistance to the torsion forces.

Lesão por esmagamento do nervo isquiático de ratos: estudo da vascularização / Rats' ischiatic nerve injury caused by smashing: a vascularization study

Este trabalho teve como objetivo estudar as alterações microvasculares intraneurais aguda em nervo isquiático de rato submetido a esmagamento por diferentes cargas. Foram utilizados 60 ratos machos da linhagem Wistar, distribuídos em grupos experimentais de acordo com a injeção de vasos e com a carga de esmagamento. Os nervos isquiáticos direitos foram isolados e submetidos ao esmagamento com cargas (0,5 Kg, 1 Kg, 5 Kg, 10 kg e 15 kg) por 10 minutos e os nervos isquiáticos esquerdos foram utilizados como controle. Após esmagamento, os animais foram submetidos à cateterização da aorta abdominal e injeção dos vasos, em seguida 30 nervos direitos e esquerdos foram fixados em formol 10 por cento, desidratados e diafanizados para análise longitudinal dos vasos intraneurais e os restantes retirados em toda a sua extensão, cortados em 3 fragmentos, congelados em isopentano em gelo seco e armazenados em freezer -70°C, seccionados transversalmente para análise e contagem dos vasos intraneurais. As análises macroscópica e microscópica mostraram regiões de hematoma endoneural e epineural nas diferentes cargas de esmagamento. A análise morfométrica sugere que a lesão aos vasos intraneurais foi proporcional à carga de esmagamento, causando hematoma endoneural e epineural, que cria microambiente desfavorável para a regeneração das fibras nervosas.

The objective of this paper was to study acute intraneural microvascular changes in a ratÆs ischiatic nerve submitted to smashing with different loads. Sixty male Wistar rats were used and distributed into experimental groups according to vessels injection and smashing load. Right ischiatic nerves were isolated and submitted to smashing with loads (0.5 Kg, 1 Kg, 5 Kg, 10 kg, and 15 kg) for 10 minutes and the left ischiatic nerves served as controls. After smashing, the animals were submitted to catheter implantation on abdominal aorta and vessels injection, then 30 right and left nerves were fixed in 10 percent formol, dehydrated and diaphanized for longitudinal analysis of intraneural vessels and the remaining being fully removed, cut into three fragments, frozen in isopentane with dry ice and stored in a freezer at -70°C, cross-sectioned for analysis and intraneural vessels counting. Gross and microscopic analyses showed regions of endoneural and epineural hematoma on different smashing loads. The morphometrical analysis suggests that intraneural vessels injury was proportional to the smashing load, causing endoneural and epineural hematoma, which creates an unfavorable micro-environment for nervous fibers regeneration.

Estudo da resistência mecânica do ligamento cruzado anterior em ratos que praticaram natação / Study of the mechanical resistance of anterior cruciate ligament in rats that practiced swimming

A articulação do joelho depende de estruturas ligamentares e músculos para sua estabilidade, sendo o ligamento cruzado anterior de grande importância. A literatura é bastante controversa quando mostra estudos sobre o efeito da atividade física nas propriedades mecânicas do ligamento cruzado anterior. O objetivo desta pesquisa é analisar o efeito da natação no ligamento cruzado anterior de ratos machos e adultos da raça Wistar. Os animais praticaram natação por diferentes períodos, oito e quatro semanas. O estudo foi realizado apenas no ligamento cruzado anterior, sendo as patas dos animais dissecadas até a obtenção do espécime fêmur-ligamento cruzado anterior-tíbia, sobre o qual foram realizados os testes. Para a realização dos ensaios mecânicos de tração foram confeccionadas garras para fixação femoral e tibial. Após a realização dos ensaios obtiveram-se os valores de força máxima e rigidez. Foi feita análise estatística dos resultados desses dados e concluiu-se que a natação praticada nos períodos de oito e quatro semanas não influencia de forma significativa no aumento da resistência mecânica do ligamento cruzado anterior

Estudo anatomico da participaçäo do osso cortical e esponjoso do pedículo vertebral na fixaçäo dos implantes / Anatomic study of the participation of the cortical and cancellous bone of the pedicle in the fixation of implants

Foi realizado estudo experimental com a finalidade de avaliar a participaçäo dos ossos esponjoso e cortical dos pedículos vertebrais na fixaçäo dos parafusos pediculares. Foram utilizados no estudo dez segmentos de coluna lombar de adultos, retirados durante autópsias. O diâmetro dos pedículos de L1 a L5 foi avaliado, considerando-se o diâmetro total, o diâmetro do osso esponjoso e o diâmetro do osso cortical, por meio de medida direta. Os segmentos da coluna vertebral foram divididos em dois grupos para o estudo; cada grupo era formado por cinco conjuntos de segmentos da coluna lombar. No primeiro grupo a perfuraçäo do pedículo foi realizada segundo os pontos de orientaçäo utilizados nos procedimentos cirúrgicos (faceta articular e processo transverso). No segundo grupo foi realizado corte transversal na porçäo média do pedículo, de modo que a perfuraçäo e introduçao dos parafusos em seu interior foram efetuadas sob visäo direta. Após a perfuraçäo dos pedículos utilizando-se broca de 3mm, os parafusos eram introduzidos no interior do pedículo vertebral em ordem crescente de seus diâmetros, até que fosse observada alteraçäo estrutural do pedículo (rotura ou alargamento), avaliada por meio de medidas sucessivas, utilizando-se paquímetro e visäo direta. Foram utilizados parafusos com diâmetros que variaram de 3 a 12,5mm, com progressäo de 0,5mm. A análise dos valores das alteraçöes da estrutura do pedículo foi considerada juntamente com seu diâmetro total, diâmetro do osso esponjoso, do osso cortical e do parafuso utilizado para produzi-las. Foi observado que os parafusos, de modo geral, apresentam ancoragem principalmente na porçäo de osso esponjoso do pedículo vertebral. Foi pequena a percentagem de osso cortical do pedículo vertebral utilizado para sua ancoragem. Essas observaçöes apresentam contribuiçäo para utilizaçäo clínica de parafusos pediculares, de modo que deve considerar-se na escolha do diâmetro do parafuso o diâmetro total do pedículo vertebral e, principalmente, a relaçäo entre seu conteúdo de osso esponjoso e osso cortical.

Avaliaçäo da angulaçäo dos parafusos e utilizaçäo do estabilizador transversal na estabilidade do sistema de fixaçäo pedicular / Evaluation of screw angulation and crosslinking in the stability of the pedicle screw system

Foi realizado estudo experimental com o objetivo de avaliar-se a participaçao do estabilizador transversal e a influência da angulaçao dos parafusos na estabilidade mecânica dos sistemas de fixaçao pedicular. Foram utilizados blocos de madeira para simular o segmento vertebral, nos quais o sistema de fixaçao pedicular foi aplicado. Foram formados dois grupos experimentais de acordo com o posicionamento dos parafusos, que foram implantados paralelos entre si em um grupo e angulados internamente no outro. Foram realizados testes de encurvamento lateral, encurvamento anterior e torçao em máquina universal com velocidade de aplicaçao de força de 2mm/min. Em cada grupo os testes foram realizados em três situaçoes diferentes para avaliar o desempenho do estabilizador transversal (sem estabilizador, estabilizador aproximando as barras do sistema e afastando-as). Observou-se que a colocaçao do parafuso com angulaçao interna aumenta a resistência mecânica do sistema, principalmente no plano frontal. O modelo de estabilizador transversal utilizado aumentou de modo discreto a estabilidade no plano frontal no grupo em que os parafusos foram colocados paralelos, nao tendo sido observada sua influência no aumento da estabilidade do sistema de fixaçao pedicular nos demais testes realizados.

Avaliaçäo mecânica de diferentes métodos de osteossíntese de ossos longos pequenos: estudo "in vitro" em metacárpicos de porcos / Mechanical evaluation of different methods of osteosynthesis of small long bones: \"in vitro\" study using pig metacarpals

Foi estudada a estabilidade de seis diferentes métodos de fixaçao interna de fraturas de metacárpicos: fios de Kirschner intramedulares, en bouquet; fios de Kirschner cruzados; haste intramedular, tipo bilboquet; banda de tensao dorsal em oito, associada a um fio de Kirschner oblíquo; duas cerclagens longitudinais, em ângulo reto entre si, associadas a um fio de Kirschner oblíquo; e miniplaca de estabilizaçao. Foram utilizados metacárpicos de porcos devido às semelhanças anatômicas com os de humanos, conforme demonstrado por estudos histológicos e radiológicos prévios. As montagens foram submetidas a esforços de flexao com três pontos de apoio em uma máquina universal de ensaio. Os resultados mostraram que os metacárpicos de porcos nao sao adequados para os modelos de fixaçao intramedular e que as miniplacas e as cerclagens longitudinais em ângulo reto entre si foram os modelos mais estáveis.