Tese
Desenvolvimento de um implante de coluna cervical biorreabsorvível
Development of bioresorbable cervical spinal implant
Registro en:
Autor
Souza, Fernando Lourenço de
Institución
Resumen
The interaction between health areas with engineering are assisting in development of
techniques and devices that provide a better quality of life for society. One of the most striking
results in modern society is the use of biomaterials to manufacture implants. In this sense,
polymeric materials have gained significant importance in surgical treatments, especially
bioresorbable polymers, because once in contact with the body fluids, the degradation process
starts, so that they disappear completely from the body within a certain time. In surgical
procedures, implants produced with these materials must withstand the loads imposed by
osteosynthesis process, especially in complex biological structures such as the spine. In this
case, the surgical procedure for arthrodesis of spine, usually, uses titanium implants that
require specific fixation procedures, which lengthen the surgical procedure, in general
increasing the costs. Therefore, the objective of this work was to design a new implant for
cervical spine made of bioresorbable material. The validation of this new implant was
performed using finite element modeling compared to an imported implant system used in
spinal arthrodesis. The new implant is made by a structure such as a honeycomb, which
receives the bone graft and four inclined screws within vertebrae working area. The implant
bearing plate has holes with threads to assist screw fixing. It was found that the new implant
is dimensioned for loads imposed on the column and provides good structural stability. It was
observed that while the bone graft was not bound, the displacements are practically restricted
by implant structure. However, with the implant material degradation, the fixation of the
vertebrae is transferred to the bone structure, formed by the graft in approximately 9 months. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Tese (Doutorado) A interação entre as áreas da saúde com as engenharias vem auxiliando no desenvolvimento
de técnicas e dispositivos que propiciam uma melhor qualidade de vida para a sociedade. Um
dos resultados mais marcantes na sociedade moderna foi o uso de biomateriais para a
fabricação de implantes. Neste sentido, os materiais poliméricos têm ganhado uma
importância significativa em tratamentos cirúrgicos, principalmente os biorreabsorvíveis, pois,
uma vez em contato com os líquidos corpóreos, iniciam um processo de degradação,
desaparecendo por completo do organismo dentro de um determinado tempo. Em processos
cirúrgicos, implantes produzidos com esses materiais devem suportar os carregamentos
impostos até o processo de osteossíntese, principalmente, em estruturas biológicas
complexas, como a coluna vertebral. Neste caso, no processo cirúrgico de artrodese da
coluna vertebral, normalmente, utilizam-se implantes fabricados em titânio que necessitam de
procedimentos específicos de fixação, o que eleva o tempo cirúrgico, além de ser em geral
de alto custo. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi projetar um novo implante para coluna
cervical fabricado com material bioreabsorvível. A validação deste novo implante foi feita
através de modelagens por elementos finitos comparativamente a um sistema de implantes
importado utilizado na artrodese da coluna. O novo implante é composto por uma estrutura
tipo “colmeia”, que recebe o enxerto ósseo, e por quatro parafusos inclinados dentro da área
útil das vértebras. A placa de apoio do implante possui furos com filetes de rosca para auxiliar
na fixação dos parafusos. Nas análises observou-se que o novo implante está dimensionado
para os carregamentos impostos na coluna e fornece boa estabilidade estrutural. Observouse
que, enquanto o enxerto ósseo não estava consolidado, os deslocamentos são restringidos
praticamente pela estrutura do implante. Em contrapartida, com a degradação do material do
implante, a fixação das vértebras é transferida para a estrutura óssea, formada pelo enxerto,
em um tempo aproximado de 9 meses.