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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2014.tde-16122014-173014
Document
Author
Full name
Rosemeire Rosa Higashi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2014
Supervisor
Committee
Purquerio, Benedito de Moraes (President)
Fiorese, Marcela Sene
Reiff, Rodrigo Bezerra de Menezes
Title in Portuguese
Estudo da osteonecrose no processo de usinagem da cabeça do fêmur utilizando um dispositivo mecânico de furação
Keywords in Portuguese
Artroplastia de quadril
Necrose óssea térmica
Abstract in Portuguese
A utilização de implantes cirúrgicos para artroplastia de quadril com prótese de recapeamento da cabeça femoral como substituto ósseo é um procedimento que tem sido realizado em 35% dos casos de Osteoartrose nos EUA. Entretanto, o atrito da broca e o aumento da temperatura durante a usinagem da cabeça femoral são responsáveis pelo possível aquecimento do tecido ósseo, podendo provocar a necrose óssea térmica. Neste sentido, o desenvolvimento de novos ferramentais e metodologias para minimizar os danos térmicos do atrito torna-se importante. Diante disso, o presente estudo teve como objetivo verificar se há a ocorrência de necrose óssea em um procedimento de furação óssea utilizando o dispositivo EQUITRON; Mod.ES 2200, desenvolvido no LTC-EESC-USP. Para tal, utilizamos 4 amostras de costela bovina removidas após a morte do animal, que foram furadas com broca de aço inoxidável (HSS-SKF), de 8 milímetros, sem irrigação externa. As amostras foram furadas com rotações de 100, 1000, 1200 e 2500 RPM, aferidas por tacômetro foto/contato digital da marca MINIPA, MDT-2238, e com avanço controlado de 80 mm/min (dispositivo da marca-EQUITRON; MOD.ES 2200; RPM 2800; Potência 0,30; Torque 1,6 Nm). Foram mensuradas as temperaturas iniciais da broca e da amostra e a final da amostra com termômetro digital, marca-MEDISANA®. Após a furação foram confeccionadas lâminas histológicas (HE) do tecido ósseo, preparadas de acordo com a metodologia apropriada, para posterior qualificação e quantificação da ocorrência de necrose óssea térmica através de imagens captadas por microscopia óptica (Olympus BX 41TF - Made Japan) utilizando-se o programa Motic Images Plus 2.0 para a captura das imagens. Os valores de temperaturas aferidos na amostra após a furação apresentaram relação positiva com a RPM utilizada, isto é, quanto maior a rotação, maior foi a temperatura observada. Apenas a amostra furada a 2500 RPM ultrapassou a temperatura de referencia para a gênese da osteonecrose térmica, que é de 47ºC. As análises histológicas apresentaram uma baixa predominância de células picnóticas e lacunas, sugerindo menor dano tecidual. Os resultados obtidos no presente estudo sugerem que o dispositivo (furadeira) desenvolvido no LTC-EESC-USP para a realização das furações nas amostras ósseas em testes de bancada foi eficiente em minimizar a ocorrência de necrose óssea térmica, até mesmo em condições de temperatura acima do limite fisiológico aceitável.
Title in English
Study of the osteonecrosis in the process of femur head machining by a mechanical drilling device
Keywords in English
Hip arthroplasty
Thermal bone necrosis
Abstract in English
The utilization of surgical implants for hip arthroplasty with a resurfacing prosthesis of the femoral head as a bone substitute have been conducted in 35% of osteoarthrosis cases in the USA. However, the friction of the drill and the increase in the temperature during the machining of the femoral head can possibly heat the bony tissue and provoke a thermal bone necrosis. The development of new tools and methodologies for minimizing the thermal damage of the friction has become fundamental. The present study analyzes the occurrence of bone necrosis in a procedure of bone drilling that uses an EQUITRON device, Mod. ES 2200, developed at the LTC-EESC-USP. Four samples of bovine ribs removed after the death of the animal were used for the tests. They were drilled by an 8mm stainless-steel drill (HSS-SKF) with no external irrigation, at 100, 1000, 1200 and 2500 RPM calibrated by a MINIPA, MDT-2238 digital photo/contact tachometer and whose 80mm/min. advance (EQUITORN device; MOD.ES 2200; RPM 2800; 0.30 Potency and 1,6Nm torque) was controlled. The initial temperatures of the drill and the sample and the final temperature of the sample were measured by a MEDISANA digital thermometer. After drilling, histological blades (HE) were produced from the bony tissue and prepared according to the adequate methodology for further qualification and quantification of the occurrence of thermal bone necrosis through images captured by optical microscopy (Olympus BX 41TF - made in Japan) and Motic Images Plus 2.0 program. The values of the temperatures measured in the sample after drilling showed a positive relation with the RPM utilized, i.e., the faster the rotation, the higher the temperature. Only the sample drilled at 2500RPM exceeded the reference temperature (47ºC) for the genesis of the thermal osteonecrosis. The histological analyses revealed a low predominance of picnotic cells and gaps, which suggest minor tissue damage. The results show the device (drilling machine) developed at the LTC-EESC-USP for the drilling in the bone samples in workbench tests is efficient to minimize the occurrence of thermal bone necrosis, even at temperatures above the physiological acceptable limit.
 
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RosemeireHigashi.pdf (1.73 Mbytes)
Publishing Date
2014-12-19
 
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