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Análise biomecânica da fixação tibial transversa na reconstrução do ligamento cruzado anterior

Edmar Stieven Filho, Mariane Henseler Damaceno Mendes, Stephanie Claudino, Filipe Baracho, Paulo César Borges, Luiz Antonio Munhoz da Cunha



RESUMO

Objetivo: investigar se a fixação transversa tibial com parafuso femoral apresenta vantagensbiomecânicas sobre a fixação transversa femoral com parafuso tibial na reconstrução doligamento cruzado anterior (LCA).Método: foram usados como modelos de testes joelhos suínos e tendões extensores digitaisbovinos. Foram submetidos à reconstrução do LCA 28 joelhos: 14 foram fixados com parafusona tíbia e implante transverso no fêmur (grupo padrão) e 14 com parafuso no fêmur e fixaçãotransversa na tíbia (grupo invertido). Os modelos foram submetidos aos testes de tração.Resultados: não houve diferença estatisticamente significante na sobrevivência das técnicasno que tange a força, força máxima sem falha e tensão. Houve uma sobrevivência maior nogrupo padrão na comparação das curvas de tensão de limite elástico (p < 0,05).Conclusão: não há vantagem biomecânica da fixação transversa tibial com parafuso femo-ral em relação à fixação transversa femoral com parafuso tibial, observada em testes commodelos animais.

a Departamento de Ortopedia, Santa Casa de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil
b Serviço de Ortopedia e Traumatologia, Hospital Israelita Albert Einstein, Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), São Paulo, SP,Brasil
c Instituto de Ortopedia, Hospital das Clínicas, Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo (USP), São Paulo, SP, Brasil
d Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), São Paulo, SP, Brasil


Introdução

O tratamento de escolha para pacientes jovens, ativos esintomáticos que apresentam lesões do ligamento cruzadoanterior (LCA) é a reconstrução. Esse fator é determinantepara a obtenção de melhores resultados no retorno à práticaesportiva.

O método de fixação do enxerto usado na reconstrução éque determina a estabilidade no pós-operatório imediato. Amaioria das falhas cirúrgicas ocorre nos primeiros meses e olocal da fixação é o ponto mais vulnerável.

Quando usado enxerto de flexores de joelho é comum que afixação do fêmur seja a transversa ou de suspensão e a da tíbia,parafuso de interferência. As fixações transversas e de suspen-são são mais resistentes do que o parafuso de interferência.

Além do implante, a qualidade óssea também é fator deter-minante da fixação.

A fixação femoral tem maior resistência do que a tibial porcausa de dois fatores: osso esponjoso femoral tem maior den-sidade do que o tibial e a fixação normalmente usada no fêmurtem maior resistência do que a da tíbia.

Não foi encontrado na literatura trabalho que avaliassea possibilidade de compensar a fragilidade óssea tibial coma melhor qualidade mecânica das fixações transversais,normalmente usadas no fêmur. A maioria dos testes biomecâ-nicos avalia isoladamente a fixação tibial ou femoral, poucosavaliam o complexo fêmur-ligamento-tíbia.

O objetivo deste trabalho é saber se a fixação transversatibial com parafuso femoral apresenta vantagens biomecâni-cas sobre a fixação transversa femoral com parafuso tibial, emmodelo animal.

Material e métodos

O trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética local, sob onúmero 064/09.

Foram adquiridos 28 tendões extensores digitais bovinosfrescos. Eles foram dissecados e divididos em dois, para formarpares e simular os tendões flexores de joelho humano.

13As extremidades de cada tendão foram suturadas com fiocirúrgico de poliéster EthibondTMPolyester2 (Johnson & John-son, Piscataway, NJ, EUA).

Após a sutura foi adquirida a impressão alginato Jeltradetipo II de presa normal (Dentsply, York, PA, EUA). O tendão foienvolvido por essa pasta, que após alguns segundos fica comconsistência borrachosa e forma um molde.

Nesse ponto o tendão foi retirado do alginato e esse moldefoi seccionado transversalmente em blocos com 10 mm deespessura.

As secções geradas pelo molde de alginato foram digitali-zadas com resolução de 600 dpi por digitalizador HP J5780®.As áreas de secção transversal dos moldes foram medidas pormeio do programa Image-Pro Plus®.

A secção transversal mais fina de cada uma das extremi-dades do tendão foi selecionada para cálculo da área. Como ospares de tendões são dobrados ao meio para formar o enxertoquádruplo, as quatro menores áreas de cada uma das extre-midades dos tendões foram somadas.

Após a impressão da área, os tendões foram colocadoslado a lado com seu respectivo par. Os pares foram dobradosao meio e formaram o enxerto quádruplo. Os enxertos quá-druplos foram solidarizados com fio de poliéster (EthibondTMPolyester2) na extremidade proximal (fig. 1).

Foram dissecadas 28 peças de joelho suíno, da raça LargeWhite.16Foram submetidas à reconstrução com fixação trans-versa no fêmur e parafuso na tíbia (grupo padrão) 14 peças emais 14 com parafuso no fêmur e fixação transversa na tíbia(grupo invertido), conforme a figura 2.

Foram usados parafusos de interferência metálicos de9 mm de diâmetro e 30 mm de comprimento. O implantetransversal era um pino à base de ácido polilático (RigidfixCross Pin System, DePuyMitek, Raynham, MA, EUA).

Todo o processo de aquisição de modelos de tendões e joe-lhos e os testes mecânicos foram feitos dentro de 24 horas,para que não houvesse necessidade de congelamento, o quepoderia mudar o módulo de elasticidade e, consequente-mente, os resultados. As amostras foram todas mantidas emrefrigeração com gelo, dentro de sacos plásticos com umapequena quantidade de soro fisiológico a 0,9%, para não haverressecamento enquanto esperavam os testes mecânicos.

Os joelhos foram colocados em mesa específica para cirur-gia na posição de 90?

Nos grupos padrão e invertido o túnel tibial foi determinadocom guia convencional configurado com 55?. Todos os túneisforam perfurados com 9 mm de diâmetro.

No grupo padrão o túnel femoral foi feito com guiatranstibial de 7 mm de offset. Após a perfuração foi colocadoo guia em U (DePuyMitek, Raynham, MA, EUA) no fêmurpara preparo da passagem dos pinos de fixação. O enxertofoi passado da tíbia para o fêmur. Primeiro fez-se a fixaçãoproximal com os pinos transversos e depois na tíbia comparafuso.

No grupo invertido o túnel femoral foi confeccionadopor guia outside-in (Phusis, Grenoble, France).21Após asasperfurações o guia em U foi posicionado na tíbia para preparoda introdução do implante. A passagem do enxerto foi dofêmur para a tíbia. Primeiro foi feita a fixação transversa natíbia e, em seguida, a fixação femoral.

Para os grupos padrão e invertido padronizaram-se 30 mmde enxerto na porção intra-articular.

Foram feitos 10 ensaios-controle, com o LCA íntegro.

Foi desenvolvido um dispositivo metálico para posicionaros joelhos na máquina de ensaio. O dispositivo garante o ali-nhamento e uma angulação de 30?entre o fêmur e a tíbiadurante os ensaios. Esse posicionamento visa a simular umacondição crítica para o LCA (fig. 3).

A estabilização foi adquirida pela fixação da diáfise daestrutura óssea no dispositivo com porca e parafuso (fig. 4).

Os grupos foram submetidos ao estudo de tração emmáquina universal de ensaios MTS 810 (Material Test SystemCorporation, Minneapolis, MN, EUA), com célula de carga decapacidade de 10 quilos/newtons da MTS (Material Test Sys-tem Corporation, Minneapolis, MN, EUA).

As condições do teste de tração foram uma pré-tensão de10 newtons (N) e uma velocidade de 20 mm/min, até o rompi-mento do tendão.

As seguintes variáveis foram determinadas: força máxima(FM); força máxima sem falha (FMSF), obtida com a cargasuportada pelo material até a primeira mudança significativada curva carga vs deslocamento; tensão (T); tensão de limiteelástico (TLE), ponto em que o tendão começa a sofrer umadeformação plástica (definitiva); e rigidez (k).

Os resultados dos ensaios foram carga vs deslocamento.A partir dessa curva foram determinados as forças máximase os seus limites sem falhas.

Com os valores de FM, FMSF e a área da secção transversaldos ligamentos determinaram-se a tensão e a tensão de limiteelástico, pela razão direta das variáveis de força e área.

A rigidez do sistema fêmur-ligamento-tíbia foi determi-nada com o método da secante.

Para a análise estatística foram usados a análise nãoparamétrica de confiabilidade de Kaplan-Meier e o teste deLog-Rank, o qual compara as curvas para estimar o valor de p.As análises foram feitas com o software R 3.0.2.

Resultados

Os resultados encontrados para o grupo padrão estão descritosna tabela 1. A média da força máxima foi de 528 N, enquantopara a força máxima sem detecção de falha foi de 352 N.

Os resultados para o grupo invertido estão descritos natabela 2. A média da força máxima do sistema foi de 511 Ne o da força máxima sem falha de 330 N.

Foram consideradas falhas operacionais as relacionadas aoprocedimento cirúrgico ou à acoplagem do modelo no sistemade testes. Tivemos um caso de cada grupo operado em que ofêmur fendeu durante a fixação da diáfise no dispositivo detestes. As outras quatro falhas ocorreram no grupo invertido, pela quebra do implante durante a fixação tibial. Não houvefalha operacional no grupo controle.

Os resultados, para o grupo de controle, estão relacionadosna tabela 3.

Para a comparação dor-resultados aplicou-se o teste desobrevivência de Kaplan-Meier para FM, FMSF, T e TLE.

No teste de sobrevivência com os dados de FM, em umponto de corte de aproximadamente 450 N a sobrevivência dogrupo padrão foi de 69% e a do invertido de 67% (p > 0,05).

Para FMSF, em um ponto de corte de aproximadamente350 N a sobrevivência do grupo padrão foi de 46% e a do inver-tido de 33% (p > 0,05).

Nas cargas de 450 N para FM e 350 N para FMSF o grupocontrole teve sobrevivência de 100%, com significância esta-tística se comparado com qualquer um dos dois outros grupos(p < 0,05).

Na análise da tensão, em um ponto de corte de aproxima-damente dez megapascais, encontrou-se uma sobrevivênciade 69% no grupo padrão e de 67% no invertido (p > 0,05).

Para TLE, em um ponto de corte de aproximadamentesete megapascais houve uma sobrevivência de 62% no grupopadrão e 22% no invertido. Esse resultado foi significativo esta-tisticamente (p < 0,05).

Discussão

O ensaio de tração foi feito pela deformação da amostra sub-metida a uma força gradativamente aplicada até a ruptura.O esforço é aplicado ao longo eixo do corpo de prova. Amáquina de ensaio mede a carga instantânea aplicada e odeslocamento. O alongamento do corpo de prova é feito auma taxa constante pelo equipamento. O teste de tração é umensaio destrutivo.

O número de falhas operacionais no grupo invertido (cinco)foi superior ao do grupo padrão (um). Houve um caso defalha de fixação na máquina de tração para cada grupo. Asfalhas cirúrgicas aconteceram no grupo invertido. Isso ocor-reu porque o guia para fixação transversa tibial é adaptação dousado para o fêmur. Essas adaptações não têm o mesmo nívelde reprodutibilidade que um material específico. Os guias de

implantação dos pinos na tíbia ficavam instáveis, o que levouà quebra do implante no momento da introdução.

A rotura dos enxertos do grupo padrão aconteceu no para-fuso. No grupo invertido houve dois casos de falha na fixaçãotransversa. Isso mostra que o parafuso tem uma fragilidademecânica maior do que a fixação transversa.

Quanto aos dois casos de falha da fixação transversa nogrupo invertido, pode-se pensar em três hipóteses. Uma éque o parafuso no posicionamento outside-in tem uma maiorresistência no plano de tração testado, por testar em umaangulação divergente. A segunda é a qualidade óssea daesponjosa do fêmur aumentar a resistência da fixação. Porúltimo, a questão de o guia para fixação do implante trans-verso tibial ser adaptado pode ter sido o fator decisivo paraessas duas falhas.

A fixação transversa é usada no fêmur por uma questãode técnica, para evitar as dificuldades de colocar um parafusono fêmur e suas complicações. Esse parafuso entra pelo por-tal medial, atravessa o intercôndilo e muitas vezes tem de sercolocado em um túnel que tem uma angulação diferente doportal de entrada do implante.24,25A fixação transversa, assimcomo as de suspensão, tornou a fixação femoral um passocirúrgico mais simples.

Apesar de terem uma resistência maior do que o parafuso,tanto a fixação transversa como a suspensória têm suas des-vantagens. Sua alta resistência mecânica só é alcançada seusada no loop do tendão quádruplo. Na outra extremidadeo seu uso fica limitado. Nessas fixações temos de nos pre-ocupar com o diâmetro do túnel, pois túneis muito largospodem diminuir a resistência mecânica e o contato enxerto--osso.

Na técnica outside-in, o parafuso femoral é colocado por umacesso lateral no fêmur, o que tira muitos fatores complicado-res da fixação femoral com parafuso.

A associação da facilidade técnica de fixar o fêmur comparafuso outside-in e a vantagem mecânica da fixação trans-versa na tíbia, para compensar a baixa qualidade do ossoesponjoso, parecia promissora. O presente trabalho não mos-trou essa possível vantagem mecânica em modelos animais.

Os testes de sobrevivência são ideais para de comparaçãode análises mecânicas de técnicas cirúrgicas.15Eles mostramo quanto podemos confiar em determinado procedimentoa cada carga aplicada. Não foi encontrada diferença esta-tística para os dados de FM, FMSF e T. Porém, na TLE ogrupo padrão apresentou uma sobrevivência maior. O quemostra que além de não haver vantagem em usar a fixaçãotransversa na tíbia, isso pode significar uma diminuição dacapacidade de suportar a tensão. Uma hipótese para esseresultado é o uso de guias adaptados da região femoral para atibial.

Apesar do achado negativo para a TLE, há trabalhos clíni-cos que mostram segurança no uso da fixação transversa natíbia.27Também é possível encontrar na literatura bons resul-tados em testes mecânicos para fixação transversa tibial, masnão há trabalhos que testem o complexo fêmur-ligamento--tíbia, todos avaliam apenas a região tibial. Outro pontoimportante é que não foi encontrado trabalho que avaliassea T ou a TLE da fixação transversa na tíbia.

Conclusão

Não há vantagem biomecânica da fixação transversatibial com parafuso femoral em relação à fixação trans-versa femoral com parafuso tibial, observada em testes demodelos animais para reconstrução do LCA. Existe a possibi-lidade de uma capacidade menor de suportar tensão para ogrupo com fixação transversa na tíbia.

Conflitos de interesse

Os autores declaram não haver conflitos de interesse.

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