A fratura da extremidade proximal do fêmur (EPF) em idosos frequentemente é resultado de um trauma de baixa energia, caracterizado pela queda da própria altura. Nestas circunstâncias, o indivíduo recebe o impacto sobre a região lateral da coxa, gerando um carregamento no eixo axial, o que resulta em esforços localizados de compressão, tração e torção. Vale destacar que tais carregamentos ocorrem em regiões inversas (tração e compressão) àquelas normalmente observadas na posição ortostática. Essas fraturas geralmente têm tratamento cirúrgico. Além disso, para aqueles que experimentaram a primeira fratura da EPF, em torno de 5% a 20% têm uma considerável possibilidade de sofrer uma segunda fratura contralateral, não simultânea. Esta segunda fratura está associada à grande mortalidade perioperatória. Portanto, torna-se imperativo canalizar esforços para aprimorar a prevenção tanto da primeira, quanto da segunda fratura. Diversas estratégias foram elaboradas para reduzir a incidência principalmente da segunda fratura, sendo que uma abordagem alternativa é o reforço mecânico com a femuroplastia do quadril contralateral. Este procedimento implica na injeção de cimento acrílico ósseo (polimetilmetacrilato - PMMA) na EPF não fraturada, por ocasião da cirurgia no lado fraturado. Assim, são importantes estudos biomecânicos em modelos ósseos simulando essa técnica no sentido de otimizá-la. Os modelos de ossos sintéticos de uso comercial mais conhecidos são da marca Sawbone™, que são validados para substituir o osso humano. Os objetivos do presente estudo consistiram em duas etapas: em primeiro lugar, avaliar a possibilidade de substituir os modelos comerciais por outros confeccionados domesticamente. Para isso foi usada a técnica de impressão tridimensional, empregando ácido polilático (PLA) como substrato e preenchimento com espuma expansiva. A resistência destes modelos foi avaliada por ensaios mecânicos na fase de deformação elástica, método dos elementos finitos e correlação de imagens digitais. Foram criados três grupos: grupo controle (GC) composto por modelos íntegros. Grupo perfurado sem reforço (GSX): em cada modelo já testado, foram criados dois túneis ósseos: o primeiro de 7mm de diâmetro foi direcionado da face lateral da região trocantérica para o colo e cabeça do fêmur, até próximo da superfície articular, sem perfurá-la. O segundo túnel foi feito com o trajeto que se iniciou na face lateral da região trocantérica e foi direcionado para o trocanter menor. Em seguida, foi realizada a avaliação da resistência mecânica pelos mesmos três métodos. Por último, foi criado o Grupo com reforço em x (GX): os túneis criados nos outros modelos anteriores foram preenchidos por PMMA (femuroplastia) e repetidos os mesmos testes de avaliação da resistência mecânica. Na segunda etapa foram usados modelos de fêmur osteoporótico (Sawbone™) que foram submetidos aos mesmos passos e medidas já realizadas no modelo confeccionado em PLA e criando-se os mesmos três grupos. Além dos passos anteriores, foi testada a influência dos diâmetros dos orifícios, criando-se três subgrupos: 5mm, 7mm e 9 mm, com e sem preenchimento de PMMA. Os resultados obtidos indicaram que o PLA exibiu similaridade mecânica com o material padrão Sawbone™ durante a fase elástica dos testes. Os resultados da análise de correlação de imagens digitais mostraram uma nítida redução no deslocamento da cabeça femoral com o uso do reforço com PMMA aumentando, assim, a resistência mecânica. Esta observação destaca a superioridade do grupo GX em comparação tanto com os grupos GSX, quanto com o grupo GC. No contexto das tensões máximas e mínimas principais, observou-se claramente que a introdução do reforço na região do EPF resultou em uma significativa redução dessas tensões. Tal diminuição origina-se da eficaz dissipação das tensões ao longo da estrutura do fêmur. Este fenômeno foi corroborado pela análise da tensão equivalente de Von Mises, que também evidenciou notável diminuição dessas tensões em comparação com grupos nos quais o preenchimento não foi implementado, bem como o grupo controle. Foi observado que o aumento no diâmetro dos orifícios destinados ao preenchimento com PMMA correlaciona-se inversamente com a redução das tensões locais.

Fracture of the femoral proximal extremity (FPE) in the elderly often results from low energy trauma, characterized by a fall from one's own height. In these cases, the individual experiences impact on the lateral region of the thigh, generating loading along the axial axis, resulting in localized efforts of compression, traction, and torsion. It is noteworthy that such loadings occur in reverse regions (traction and compression) compared to those typically observed in the orthostatic position. These fractures generally necessitate surgical intervention. Moreover, individuals who have experienced the initial FPE fracture exhibit a considerable probability, ranging from 5% to 20%, of suffering a non-simultaneous contralateral second fracture, which is associated with substantial perioperative mortality. Consequently, it becomes imperative to channel efforts towards enhancing prevention for both the first and second fractures. Many strategies have been devised to primarily reduce the incidence of the second fracture, with an alternative approach being mechanical reinforcement through contralateral hip femuroplasty. This procedure involves the injection of acrylic bone cement (polymethyl methacrylate - PMMA) into the non-fractured FPE during surgery on the fractured side. Therefore, biomechanical studies using bone models simulating this technique are crucial for optimization. The most recognized commercially available synthetic bone models are from the Sawbone™ brand, validated as substitutes for human bone. The objectives of this study are divided in two stages: firstly, to assess the feasibility of replacing commercial models with domestically fabricated bones. The 3D printing technique, utilizing polylactic acid (PLA) as a substrate and filled with expanding foam, was employed for this purpose. The resistance of these models was evaluated through mechanical tests in the elastic deformation phase, finite element method, and digital image correlation. Three groups were created: the control group (GC) composed of intact models; the perforated group without reinforcement (GSX), where two bone tunnels were created in each tested model; and the group with reinforcement in the X direction (GX), where the tunnels were filled with PMMA (femuroplasty), followed by the same mechanical resistance evaluation tests. In the second stage, osteoporotic femur models (Sawbone™) underwent the same steps and measurements as the PLA-constructed model, forming the same three groups. Additionally, the influence of hole diameters was tested, creating three subgroups: 5mm, 7mm, and 9mm, with and without PMMA filling. The obtained results indicated that PLA exhibited mechanical similarity to the standard Sawbone™ material during the elastic phase of the tests. Digital image correlation analysis demonstrated a distinct reduction in femoral head displacement with the use of PMMA reinforcement, thereby enhancing mechanical resistance. This observation underscores the superiority of the GX group compared to both the GSX and GC groups. In the context of maximum and minimum principal stresses, the introduction of reinforcement in the FPE region resulted in a significant reduction in these stresses. This reduction originated from the effective dissipation of stresses along the femur structure, as corroborated by the Von Mises equivalent stress analysis, which also indicated a notable decrease compared to groups without implemented filling, as well as the control group. It was observed that the increase in hole diameters intended for PMMA filling inversely correlated with the reduction in local stresses.