A análise de falhas é um recurso muito importante para prever possíveis falhas em produtos, assim como estudar a causa das que aconteceram também.

Quer conhecer um pouco mais sobre o assunto? Veja Análise de falhas: o que é e como fazer!

Para ilustrar tal fato, será feito um estudo de caso da análise de falhas de implantes cirúrgicos realizados aqui no Brasil. Para isso, fez-se uso do artigo de Cesar R. de Farias Azevedo e Eduardo Hippert Jr, “Análise de falhas de implantes cirúrgicos no Brasil: a necessidade de uma regulamentação adequada”. O presente texto foi escrito de forma adaptada ao artigo.

Análise de falhas de implantes cirúrgicos

Primeiramente, vamos para a definição de implante cirúrgico: implante cirúrgico é um dispositivo médico produzido para substituir alguma estrutura do corpo humano. Assim, este deve possuir compatibilidade biológica e alta resistência mecânica, dependendo de sua solicitação. Além disso, deve ser resistente à corrosão e possuir um grande tempo de vida.

As falhas que ocorrem em implantes podem estar ligados a diversos fatores, tais como: projeto do implante, fabricação do implante, seleção do material, procedimento cirúrgico, reparação óssea, implantação errada do dispositivo, ou até mesmo um conjunto destes fatores.

Muitos fatores de análise de falhas estão ligados à problemas mecânicos. Veja mais sobre Análise de Falhas e Ensaios Mecânicos, o que é e quais seus benefícios

Regulamentação brasileira

A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) está dedicando-se na elaboração, adaptação e tradução das normas técnicas deste setor, a partir de um Comitê Brasileiro Odonto-Médico-Hospitalar. Com isso, os documentos disponíveis estão relacionados desde a especificação de materiais e produtos, requisitos de embalagem e marcação de peças, até aos aspectos dimensionais dos implantes.

Apesar dos esforços, muitas normas importantes ainda não possuem uma tradução e adaptação brasileira, tais como a retirada de peças para análise de falhas. Desse modo, deve-se seguir as normas internacionais vigentes sobre o assunto.

Análise de Falhas de implantes metálicos para fêmur

O caso de falha analisado foi de implantes metálicos direcionados ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Com isso, verificou-se as falhas de duas placas de compressão (figura a) e uma placa-lâmina (figura b), ambas de aço inoxidável e para o fêmur.

Para a realização da análise, realizou-se os seguintes teste: inspeção visual das amostras, caracterização macro e microestrutural, investigação fractográfica da superfície de falha e análise da composição química.

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Resultados

Placas de compressão

As placas de compressão apresentaram fratura em um dos furos. A partir da inspeção visual e caracterização microestrutural, constatou-se que nos chanfros do furo que ocorreu a fratura haviam marcas de corrosão e desgaste da superfície. Desse modo, pode-se verificar que essa ocorrência foi devido ao atrito da superfície do furo com o parafuso.

Com a verificação da cabeça de um dos parafusos do conjunto, pode-se verificar que ela apresentou as mesmas características de marcas de corrosão e desgaste. Portanto, pode-se concluir que a falha desta peça ocorreu por conta de um mecanismo de corrosão-fadiga, iniciando-se nos pontos de atrito entre placa e parafuso e espalhando sobre toda a extensão do dispositivo.

Além disso, com a análise química observou-se que a composição química não atendia aos requisitos da norma vigente (NBR-ISSO: 5832-1 / ABNT,1999). Como consequência, tal fato pode indicar uma menor resistência do material à corrosão.

Abaixo pode-se observar a placa de compressão fraturada, do lado esquerdo. A figura ao lado direito apresenta a superfície com marcas de desgaste e corrosão (circulado em azul).

Placa-lâmina

A placa-lâmina apresentou fratura na região em que a espessura torna-se menor, em relação a todo o resto do dispositivo.

A seção transversal da peça era em formato de “T” (se a peça for cortada ao meio, e o lado do corte for virado de frente, esta área apresenta um formato de “T”, como ilustrado na figura abaixo) e apresentou defeitos de manufatura, ou seja, defeitos de fabricação da peça, com cantos vivos, pequenas trincas e marcas de usinagem.

Na figura abaixo pode-se observar a trinca, cantos vivos e, na seta apontada por “C”, marcas de usinagem.

 

Este caso também apresentou uma composição química que não atendia aos requisitos da norma (NBR-ISSO: 5832-1 / ABNT,1999), assim, pode-se palpitar que também houve uma perda de resistência à corrosão e desgaste do material. Além disso, de acordo com a literatura, este tipo de dispositivo pode apresentar tais falhas devido à instabilidade mecânica do implante vinda de erros de instalação.

Conclusão

Com a análise de falhas foi possível descobrir os motivos da ocorrência dos problemas apresentados. Neste caso, ambos dispositivos apresentaram fraturas e composição química inadequada.  Além disso, verificou-se também a importância das normas técnicas para uma produção e uso adequados dos implantes.

Portanto, faz-se de muita importância tanto o conhecimento das normas para a função do produto quanto do estudo deste para que falhas assim sejam evitadas.

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Texto Escrito por Mirella Iglesias, Consultora do Núcleo de Engenharia de Materiais da EESC jr. – Empresa Júnior de Arquitetura e Engenharia da USP São Carlos

 

 

Referência bibliográfica

AZEVEDO, Cesar R. de Farias; JR., Eduardo Hippert. Análise de falhas de implantes cirúrgicos no Brasil: a necessidade de uma regulamentação adequada. Caderno de Saúde Pública , Rio de Janeiro, ano 2002, v. 18, n. 5, p. 1347-1358, 1 out. 2002. DOI 10.1590/S0102-311X2002000500028. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0102-311X2002000500028&lng=en&nrm=iso&tlng=pt