Efeito de ondas de choque na placa de crescimento de coelhos

Resumos

OBJECTIVE: To evaluate the effects of shock waves upon the growth plate in rabbits by varying the energy and number of applied waves. MATERIAL AND METHODS: Six groups of five rabbits aged 5 weeks (Total: 30) were studied. OSSATRON (HMT) was used to generate shock waves. Animals were submitted to applications upon the proximal growth plate of the left tibia; the intensity (14, 21,28kV) and number of waves varied (1,000 and 4,000). The right tibia was used as control. Animals were sacrificed after six weeks when measurements of tibia length were taken and the growth plate was microscopically studied. Statistical tests were used to compare measurements of the growth plate area and tibia length with those obtained in the control group, as well as between study groups. RESULTS: In the present study, no statistically significant change was found in the measurements of the growth plate area and tibia length following application of shock waves in either group. A difference in the tibia growth tended to occur between the groups submitted to 1,000 impulses and the groups submitted to 4,000 impulses. However, this difference was not statistically significant. Hematomas were seen in the local of application in groups submitted to higher-energy waves and spontaneously subsided, special care being not required. CONCLUSIONS: The application of shock waves upon the proximal tibia in immature rabbits as described did not have any effect upon the growth plate, as shown by the evaluation methods used in the present study.

Rabbits; Growth plate; High-energy shock waves

ARTIGO ORIGINAL

Efeito de ondas de choque na placa de crescimento de coelhos

Guilherme Giusti^I; Fernando Travaglini Penteado^I; João Baptista Gomes dos Santos^II; Maria Tereza de Seixas Alves^III; Flávio Faloppa^IV

^IMestre em Medicina da Disciplina de Cirurgia da Mão e Membro Superior do Departamento de Ortopedia e Traumatologia

^IIDoutor em Medicina, Chefe de Clínica da Disciplina de Cirurgia da Mão e Membro Superior do Departamento de Ortopedia e Traumatologia

^IIILivre Docente, Chefe da Disciplina de Anatomia Patológica Geral, Sistêmica, Forense e Bioética do Departamento de Patologia

^IVProfessor Titular, Chefe da Disciplina de Traumatologia do Departamento de Ortopedia e Traumatologia

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

OBJETIVO: Avaliar os efeitos da aplicação de ondas de choque na placa de crescimento de coelhos, variando a energia e o número de ondas aplicadas.

MATERIAL E MÉTODOS: Foram estudados 30 coelhos com idade de cinco semanas divididos em seis grupos. O aparelho gerador de ondas de choque foi o OSSATRON (HMT). Os animais foram submetidos a aplicações na placa de crescimento proximal da tíbia esquerda, variando a intensidade (14, 21,28kV) e o número de ondas (1000 e 4000). A tíbia direita foi usada como controle. Os animais foram sacrificados após seis semanas e sua avaliação foi feita por meio da mensuração do comprimento das tíbias e pela análise microscópica da placa de crescimento. Os resultados de mensuração da área da placa e do comprimento das tíbias foram comparados com o grupo controle e entre os grupos, utilizando-se estudos estatísticos.

RESULTADOS: Neste estudo não ocorreram alterações estatisticamente significantes nas medidas da área da placa ou do comprimento da tíbia após a aplicação de ondas de choque em nenhum dos grupos. Foi observada tendência de ocorrer uma diferença de crescimento das tíbias entre os grupos submetidos a 1.000 impulsos e os grupos submetidos a 4.000 impulsos, mas esta diferença não foi considerada significante. Foi observada também a formação de hematoma no local da aplicação nos grupos que receberam ondas com maior energia, evoluindo com regressão espontânea sem necessidade de cuidados especiais.

CONCLUSÕES: A aplicação de ondas de choque na região proximal da tíbia de coelhos imaturos, nas formas descritas, não teve nenhum efeito na placa de crescimento, de acordo com os métodos de avaliação usados neste estudo.

Descritores: Coelho, Lamina de crescimento; Ondas de Choque de alta energia

INTRODUÇÃO

Nos últimos anos a aplicação de ondas de choque de alta energia tem sido largamente utilizada na Europa e Estados Unidos para o tratamento de doenças ortopédicas. Desde a década de 80, esse método é bem conhecido e eficaz no tratamento de cálculos renais, para os quais tornou-se o tratamento de escolha, e sua utilização foi ampliada para desintegrar cálculos biliares e de glândulas salivares. Sua principal vantagem advém do fato de não ser invasivo, evitando intervenções cirúrgicas e propiciando uma recuperação rápida do paciente, com custos bem mais reduzidos.

Vários estudos têm divulgado os benefícios destas aplicações no aparelho musculoesquelético, com indicação para o tratamento da tendinite calcificada do ombro ^(5,7,17), para epicondilite do cotovelo^{(4,9,10,15,16)}, para fascíte plantar ^{(1,2,3,12,23,25)}, e para demora de consolidação e pseudartrose^(11,28,29).

Durante a 2ª Guerra Mundial foram documentados pela primeira vez os efeitos de ondas de choque⁽³¹⁾. Foram observados, outrossim, danos nos tecidos pulmonares de náufragos causados pelas explosões de minas, embora sem ocorrência de lesões corporais externas. Desde então começaram os experimentos com ondas de choque. Segundo o autor ora citado, em 1971, houve a primeira publicação sobre a desintegração de um cálculo renal in vitro por meio dessas ondas. Em Munique (1980), o primeiro paciente com cálculo renal foi tratado por esse método. Nos primeiros protótipos os pacientes permaneciam imersos em uma banheira com água. Em 1995, mais de 2 milhões de pacientes com nefrolitíase haviam sido tratados no mundo, consagrando seu uso e tornando-se o método de escolha para tal enfermidade. A partir de 1986, experimentos em tecidos musculoesqueléticos foram feitos com base em achados incidentais durante estudos experimentais em que ocorreram respostas osteoblásticas após o uso de ondas de choque. Os efeitos biológicos das ondas de choque não estão bem esclarecidos, porém o seu uso no tratamento de pseudartroses, tendinite calcificada do ombro, epicondilite e fasceíte plantar tem sido largamente divulgado. Em outubro de 2000, o FDA aprovou a utilização do tratamento por ondas de choque somente para fasceíte plantar. Outras aplicações têm sido estudadas, como na revisão de prótese total do quadril, no tratamento da necrose asséptica da cabeça femoral⁽¹⁸⁾, e em doenças não ortopédicas, como na isquemia crítica de membros (6), na degeneração e reinervação de fibras de nervos sensitivos⁽²⁶⁾, e em tumores, auxiliando a penetração de agentes quimioterápicos no interior da célula e aumentando a permeabilidade de sua membrana.

Elaboramos esse estudo na tentativa de avaliar as possíveis alterações no crescimento ósseo, após a aplicação de ondas de choque, considerando a importância de seu uso em pacientes imaturos.

MATERIAL E MÉTODOS

Este estudo experimental foi realizado na Universidade Federal de São Paulo Escola Paulista de Medicina, na Disciplina de Cirurgia da Mão e Membro Superior do Departamento de Ortopedia e Traumatologia⁽⁸⁾. Nele foram utilizados 30 coelhos Nova Zelândia Branco, com idade de seis semanas, divididos em seis grupos de cinco animais cada. Os grupos variaram quanto à energia e ao número de choques.

Os grupos 1,2 3 foram submetidos à aplicação de 1.000 impulsos com energia de 14, 21 e 28 kV respectivamente. Os grupos 4,5 e 6 foram submetidos à aplicação de 4.000 impulsos com energia de 14, 21 e 28 kV respectivamente.

Os animais devidamente identificados permaneceram em condições ideais para o experimento. Os animais foram anestesiados com Ketamina na dose de 50 mg/kg e Diazepam 5 mg/kg. As ondas de choque foram aplicadas no joelho esquerdo de cada animal sendo o joelho direito utilizado como controle. Foi utilizado gel para unificar o meio entre a pele do animal e o aparelho. O local da aplicação - placa de crescimento proximal - foi localizado com auxílio de radioscopia e marcado na pele com tinta. As ondas foram aplicadas na face anterior da placa (Figura 1).

O aparelho utilizado para o estudo foi o OSSATRON® da HMT, desenvolvido pela HMT (High Medical Technologies, Switzerland), especialmente para o tratamento ortopédico, utilizando o principio eletro-hidráulico para a sua geração, conforme mostra a (Figura 2).

É equipado com uma bolsa de borracha, acoplada ao sistema formado pelo eletrodo e o elipsóide, que contém água e pode ser inflada ou desinflada através de controle no painel, permitindo a regulagem da profundidade do foco. A profundidade de penetração do foco pode variar de zero a 100 mm. A quantidade de energia aplicada pode ser regulada e varia de 14 a 28 kV (40,6 a 71,9 MPa). A freqüência de disparos pode variar de 0,5 a 4 por segundo (30, 60, 120 e 240 por minuto) (Figura 3).

As aplicações são realizadas colocando-se a bolsa em contato com a pele sobre o local a ser tratado. Utiliza-se um gel entre a bolsa e a pele, para que seja garantido o melhor contato possível entre os meios a fim de se evitar interface, o que causaria reflexão de parte da onda. Então a profundidade do foco é regulada colocando o foco (foco 2), no local a ser tratado. O número e a potência dos disparos são definidos e a aplicação pode ser iniciada.

Seis semanas após as aplicações de ondas de choque, os animais foram sacrificados pelo método de câmara de gás (CO2), condicionados em caixas de papelão e envoltas em saco plástico. Com o ambiente interno totalmente vedado, foi colocada uma cânula através de um orifício na caixa e instalado o gás sob baixa pressão por cinco minutos.

As tíbias foram dissecadas e medidas do seu comprimento foram realizadas com auxílio de um paquímetro. A seguir foram seccionadas transversalmente na região do terço proximal da diáfise, fragmentos de aproximadamente 1 cm, distais à placa de crescimento proximal, e acondicionados em frascos individuais numerados. A numeração empregada foi aleatória sem qualquer relação com os grupos. O material foi encaminhado ao Departamento de Patologia da UNIFESP-EPM, fixado em formalina a 10%, e submetido à descalcificação com ácido nítrico a 10% durante três dias. Após esse procedimento os fragmentos foram seccionados ao meio no plano coronal com o auxílio de uma lâmina de bisturi. As metades posteriores foram banhadas em solução aquosa de bicarbonato de sódio a 5%, desidratadas em concentrações crescentes de álcool, diafanizadas em xilol, embebidas e incluídas em parafina. Do bloco de parafina foram confeccionadas lâminas com cortes histológicos de 5 ìm coradas pelo método de Hematoxilina-Eosina (22).

A análise morfométrica foi realizada com o auxílio de um Sistema Digital de Análise, que consiste de um microscópio Olympus BX40, com objetivas plan-acromáticas, acoplado a uma câmera de vídeo marca Sony CCD-IRIS e a um microcomputador Pentium 233mmx com 64 megabytes de memória Ram, trabalhando em ambiente Windows, com placa digitalizadora de imagens e contendo o Software Image Tool versão 3.0. Foram necessárias de sete a 12 imagens digitalizadas no aumento de 40x para cobrir toda a extensão da placa de crescimento (Figura 4).

As imagens foram trabalhadas no programa Adobe Photoshop 6.0, contornando-se a borda externa da placa com a ferramenta tipo borracha (Figura 5).

No programa Image Tool 3.0 foi mensurada a área da placa epifisária com os valores obtidos expressos em milímetros quadrados. Estes valores estão apresentados nas tabelas no capítulo dos Resultados.

Para comparar as possíveis diferenças entre as medidas das áreas da placa de crescimento do lado direito (controle) com o lado esquerdo (aplicado) em cada grupo separadamente foi utilizado o método não paramétrico de WILCOXON. Este método também foi utilizado para a comparação das medidas dos comprimentos das tíbias dentro de cada grupo.Utilizamos o método de análise de variância para comparar os grupos entre si, utilizando como variáveis as diferenças do comprimento das tíbias e das áreas das placas de crescimento entre os lados controle e os submetidos às aplicações.

Em todos os casos o nível de significância (a-alfa) utilizado foi igual a 0,05 (5%). Quando a estatística calculada não apresentou valor significante, utilizamos a abreviatura NS na frente do resultado.

RESULTADOS

Os resultados deste experimento alicerçaram-se na análise do comprimento da tíbia e da área da placa de crescimento em cortes histológicos coronais na sexta semana após a aplicação das ondas de choque. Foi observada a formação de hematoma na região da aplicação em todos os grupos com exceção do grupo 1. Esse hematoma apareceu logo após a aplicação e apresentou resolução espontânea sem necessidade de cuidados especiais. As medidas estão apresentadas em tabelas individuais para cada grupo. Na avaliação microscópica durante a mensuração das áreas das placas de crescimento nos cortes coronais, não foi observada nenhuma alteração pertinente ao aspecto celular ou à formação de pontes ósseas.

Os resultados da análise estatística obtidos pelo método de Wilcoxon para comparação dos valores dentro de cada grupo (aplicado X controle) não foram significantes (NS) tanto para a área da placa quanto para o comprimento da tíbia em nenhum dos seis grupos estudados. A análise de variância aplicada para averiguar se houve diferença entre os grupos também não foi significante na comparação das áreas da placa de crescimento (P=0,892) nem entre as diferenças dos comprimentos das tíbias (P=0,189). Houve uma tendência entre os grupos 4, 5 e 6, submetidos a 4000 choques, de apresentarem um crescimento menor em relação aos grupos 1, 2 e 3 submetidos a 1000 choques (Gráfico 4).

As médias das áreas das placas de crescimento dos lados controle e aplicado, referentes aos grupos 1 a 6 encontram-se no (Gráfico 1). As médias dos comprimentos das tíbias dos lados controle e aplicado, referentes aos grupos 1 a 6 encontram-se no (Gráfico 2). As diferenças das medias das áreas das placas de crescimento dos lados controle e aplicado, referentes aos grupos 1 a 6 encontram-se no (Gráfico 3). As diferenças das médias dos comprimentos das tíbias dos lados controle e aplicado, referentes aos grupos 1 a 6 encontram-se no (Gráfico 4).

DISCUSSÃO

A terapia por meio de ondas de choque extracorpóreas que no momento é utilizada como rotina para tratamento de litíase renal, é aceita na Europa e Estados Unidos no tratamento de algumas doenças musculoesqueléticas. Esta é uma tecnologia emergente cuja base científica esta estruturada em aplicações clínicas, com poucos estudos experimentais sobre os efeitos e mecanismos de atuação nos diferentes tecidos. A maioria dos trabalhos encontrados na literatura avalia resultados retrospectivos das aplicações clínicas. Estes fatos justificam o nosso interesse na realização desse trabalho.

Neste trabalho foram estudados 30 coelhos fêmeas Nova Zelândia Brancos, com idade de seis meses. Embora o número de animais não tenha sido tão expressivo, achamos que era suficiente para o estudo em questão. Encontramos na revisão da literatura trabalhos experimentais com casuísticas semelhantes^{(19,21,27,30,32,35)}.

O período da aplicação foi baseado na curva de crescimento da tíbia de coelhos⁽²⁰⁾. Os coelhos são animais de porte pequeno suficiente para a localização da placa de crescimento e aplicação adequada das ondas de choque Compartilhamos das experiências de outros autores que também utilizaram coelhos em seus estudos ^{(19,21,27,32)}.

Com relação ao número de ondas aplicadas e ao grau de energia, escolhemos valores que cobrissem todo o espectro do aparelho e ao mesmo tempo correspondesse aos valores utilizados na prática clínica.

O número de impulsos aplicados, utilizando-se o aparelho OSSATRON® (HMT), pode variar de acordo com o operador. O fabricante sugere 1.000 a 3.000 impulsos para tratamento de entesopatias e 4.000 a 6.000 ondas para tratamento de pseudartroses e atrasos de consolidação.

Foi observado que nem todos os artigos pesquisados seguiram as orientações do fabricante para o tratamento de entesopatias. As aplicações variaram de 1.000 a 9.000 impulsos no total e sem um padrão do número de sessões^{(4,9,10,15,16)}. Característica esta também vista nos trabalhos direcionados ao tratamento de pseudartrose^(14,28,29). Este é um dos motivos de dificuldade na comparação dos resultados. No coelho, optamos por variar o número de impulsos em duas faixas: 1.000 e 4.000.

Com relação à energia empregada em cada impulso, o aparelho permite uma variação de 14 kV a 28 kV. O fabricante sugere a utilização de 14kV em entesopatias, como a fascíte plantar e a epicondilite do cotovelo, e nos casos de pseudartrose e atraso de consolidação 26 a 28 kV. Podemos observar, na literatura pesquisada, que a variação de energia empregada nas diferentes patologias também difere, em alguns casos, daquela proposta pelo fornecedor^{(9,15,16,28,29)}. A unidade de comparação de energia também muda de acordo com o tipo do aparelho utilizado. Isto é observado em diversos estudos onde as unidades podem ser apresentadas em kV ou mJ/mm². Não existe uma relação exata entre os valores, mas aproximadamente 14 kV equivalem a 0,06 mJ/mm². Este é outro motivo que dificulta a comparação entre os estudos.

Pelos motivos apresentados resolvemos dividir os animais em grupos, de acordo com a (Tabela 1). Variamos o número de impulsos em dois valores (1.000 e 4.000) e a energia envolvida em cada aplicação em três valores (14, 21, 28 kV).

Quanto ao local de aplicação das ondas, optamos pela placa de crescimento proximal da tíbia. Esta é de fácil localização por ser superficial e possuir um tamanho relativamente grande, se comparada ao tamanho do animal. Outros estudos também utilizaram a placa de crescimento da tíbia para aplicação de ondas de choque^(19,27).

O sacrifício dos animais foi realizado seis semanas após a aplicação. Nesse período, os animais apresentavam idade de 12 semanas. Com esta idade, completaram aproximadamente 80% do crescimento ósseo e ainda permanecem com as placas de crescimento abertas; as seis semanas após aplicação representam aproximadamente 50% do crescimento ósseo total da tíbia⁽²⁰⁾. Portanto teríamos um crescimento substancial para a avaliação do tamanho anatômico da tíbia e ao mesmo tempo poderíamos estudar a placa de crescimento em cortes histológicos.

Optamos pela mensuração do comprimento das tíbias por meio de uma régua tipo paquímetro, pois esta permite uma medida de precisão de duas casas decimais e consegue prender todo o osso, corrigindo as falhas de mensuração que poderiam ocorrer com uma régua normal.

De acordo com as orientações do fabricante, o foco onde as ondas seriam projetadas não é exatamente um ponto, e sim uma área espacial tridimencional. Este local de maior concentração da energia é representado por uma elipse de aproximadamente de 1cm/ 1cm /3 cm, onde o maior diâmetro de 3 cm seria longitudinal e no sentido de propagação da onda. De posse desta informação e sabendo que o diâmetro da tíbia proximal dos animais adultos é aproximadamente de 2cm, optamos por estudar as alterações histológicas da placa através de um corte coronal médio. Assim sendo, qualquer alteração que as ondas pudessem produzir na placa de crescimento poderia ser vista neste corte.

As irregularidades na espessura da placa, no corte coronal, afastaram a idéia de se fazer mensurações da altura da placa ou variações desta como a média de várias alturas ou a padronização de um local específico para a medida da altura⁽³⁵⁾. A mensuração da área pareceu- nos o método mais sensível para determinar pequenas alterações na placa, tanto na altura quanto no comprimento.

Os resultados deste estudo confirmaram que as ondas de choque de alta energia em diferentes quantidade e potência, aplicadas na tíbia proximal de coelhos imaturos, não alteraram a área da placa de crescimento em relação à placa não submetida à aplicação. Mostraram também que o crescimento ósseo das tíbias não se alterou. Portanto, pelos métodos de avaliação estipulados neste estudo, não houve uma variação estatisticamente significante para crescimento ósseo ou para sua diminuição. Assim o presente estudo mostrou, por meio de um modelo experimental, que não ocorreu alteração da placa de crescimento com a energia empregada.

Porém houve uma tendência dos grupos 4, 5 e 6 de se agruparem, assim como dos grupos 1, 2 e 3. Eles foram submetidos a 4.000 e 1.000 ondas de choque respectivamente. Essa tendência sugere que as tíbias submetidas à aplicação de 4000 choques, independente da potência utilizada, podem ter apresentado uma diminuição do crescimento, ou que as tíbias submetidas a 1.000 choques apresentaram um sobrecrescimento.

Essa tendência não nos permite concluir que houve alteração no crescimento. Sugere todavia, pela pequena diferença encontrada, que uma avaliação com maior número de animais poderá dizer se ocorre realmente uma diferença no crescimento ósseo após aplicação de ondas de choque. Pelos resultados apresentados neste trabalho a utilização clínica de ondas de choque em pacientes esqueleticamente imaturos provavelmente não produzirá conseqüências negativas para o crescimento ósseo. Entretanto a realização de novos estudos se faz necessária para que se tornem claros os efeitos benéficos e/ou nocivos desta nova tecnologia e que, se possível, esta se torne uma nova arma no arsenal terapêutico de doenças de difícil controle que desafiam os avanços científicos e causam o afastamento de milhares de pessoas de suas atividades laborativas.

CONCLUSÕES

A aplicação de ondas de choque na topografia da placa de crescimento de coelhos nas intensidades descritas neste estudo não causou alterações no crescimento ósseo e na estrutura da placa de crescimento, segundo os métodos de avaliação empregados após seis semanas. Entretanto existe uma tendência de haver diferença de comprimento das tíbias entre os grupos submetidos a 1000 e 4000 ondas de choque.

Texto recebido em: 10/05/04

Aprovado em 20/12/04

Trabalho realizado no Programa de Pós-Graduação em Ortopedia e Traumatologia da Universidade Federal de São Paulo/Escola Paulista de Medicina.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  31 Maio 2005
• Data do Fascículo
  2005

Histórico

• Aceito
  20 Dez 2004
• Recebido
  10 Maio 2004