Estudo biomecânico comparativo do desgaste do polietileno reticulado com cabeças femorais cerâmicas de 36 mm e com cabeças metálicas de 32 mm

Resumo

Objetivo:

O objetivo do presente estudo foi comparar, in vitro, a taxa de desgaste do polietileno de alto peso molecular reticulado acoplado a cabeças cerâmicas de 36 mm de diâmetro e acoplado a cabeças metálicas de 32 mm de diâmetro.

Métodos:

Foram realizados ensaios biomecânicos em simulador de desgaste para os pares tribológicos cerâmica-poli (36 mm) e metal-poli (32 mm) a fim de verificar a taxa de desgaste após em 15 × 10⁶ ciclos.

Resultados:

Na comparação entre as medidas de taxa de desgaste dos conjuntos com cabeças metálicas (média:14,12 mg/MC) e cerâmicas (média:7,46 mg/MC) houve diferença estatitsticamente significativa (p = 0,0005).

Conclusão:

O presente estudo demonstrou menor taxa de desgaste em conjuntos protéticos que utilizaram o par tribológico cerâmica-polietileno reticulado de 36 mm em comparação aos conjuntos com metal-polietileno reticulado de 32 mm. Tal achado demonstra a eficácia do par tribológico cerâmica-poli, mesmo com a utilização de cabeças de grande diâmetro.

Palavras-Chave
artroplastia de quadril; cerâmica; polietileno; quadril; desenho de prótese

Abstract

Objective

This study aims to compare the in vitro wear rate of crosslinked, high molecular weight polyethylene coupled to 36-mm diameter ceramic heads and 32-mm diameter metal heads.

Methods

Ceramic-on-polyethylene (36 mm) and metal-on-polyethylene (32 mm) tribological pairs were submitted to biomechanical tests in a simulator to determine the wear rate after 15 × 10⁶ cycles.

Results

A statistically significant difference (p = 0.0005) was detected when comparing the wear rate of assemblies with metallic heads (average wear: 14.12 mg/MC) and ceramic heads (average wear: 7.46 mg/MC).

Conclusion

The present study demonstrated the lower wear rate in prosthetic assemblies using 36-mm crosslinked ceramic-on-polyethylene tribological pairs compared to 32-mm crosslinked metal-on-polyethylene assemblies. This finding demonstrates the effectiveness of ceramic-on-polyethylene tribological pairs, even with large diameter heads.

Keywords
hip arthroplasty; ceramic; polyethylene; hip; prosthesis design

Introdução

Nas duas últimas décadas houve evidente evolução dos biomateriais e do design dos implantes protéticos do quadril.¹ Porém, a sobrevida a longo prazo da artroplastia total do quadril (ATQ) ainda representa um enorme desafio para a ortopedia e a bioengenharia.²

A fim de melhorar os resultados das ATQs, diversas estratégias vêm sendo adotadas. O uso das superfícies duras (hard on hard) - metal-metal e cerâmica-cerâmica - foi amplamente difundido no início do século XXI. Porém, complicações relacionadas à superfície metal-metal (pseudotumor, osteólises extensas e elevação dos níveis séricos de cromo-cobalto), à superfície cerâmica-cerâmica (ruídos, fraturas, truniose) e, principalmente, o elevado custo do último par tribológico citado, reduzem sua utilização em grande parte do mundo.^3-5

Diante desta realidade, os pares tribológicos mais tradicionais (cerâmica - polietileno e metal-polietileno) são ainda amplamente utilizados,^4,5 e diversos avanços ocorreram, especialmente visando o desenvolvimento de polietilenos de maior resistência ao desgaste. Nesta esfera, o polietileno de alto peso molecular com ligações cruzadas (PAPMC) representou uma grande evolução, por propiciar menor produção de partículas de desgaste e, consequente, maior durabilidade da artroplastia em comparação ao polietileno convencional.^6,7

A combinação do PAPMC com cabeças femorais cerâmicas implica em menor taxa de desgaste em relação ao seu uso com cabeças metálicas.⁸ Porém, existe dúvida se tal vantagem da cerâmica se mantém mesmo com o uso de cabeças de grande diâmetro. A tendência de aumento do uso de cabeças femorais maiores é devido ao fato de que, quanto maior o diâmetro, maior a liberdade de movimento sem causar o impingement - a colisão entre o componente acetabular e a haste femoral. Assim sendo, quanto maior o intervalo de movimento, menor o risco de luxação; além disso, um diâmetro maior se aproximaria mais das medidas naturais do ser humano, sendo a média de 48 mm para mulheres e 55 mm para homens.⁹

Existem estudos que comparam o desgaste do polietileno com cabeças femorais metálicas e cerâmicas de mesmo diâmetro, apresentando evidente vantagem para as cabeças femorais cerâmicas.¹ O presente estudo buscou verificar se tal vantagem se manteria mesmo com o uso de cabeça femoral cerâmica de grande diâmetro (36 mm).

Assim, o objetivo do presente estudo é comparar, in vitro, a taxa de desgaste do polietileno de alto peso molecular reticulado acoplado a cabeças cerâmicas de 36 mm e a cabeças metálicas de 32 mm.

Material e Métodos

Foram realizados ensaios de desgaste de próteses totais de articulação do quadril conforme as normas ISO 14242-1 e 14242-3,^10,11 no Laboratório de Engenharia Biomecânica da nossa Universidade Federal (Laboratório Acreditado RBLE/INMETRO), em 6 pares tribológicos (CPs) de próteses de quadril (3 pares metal-poli e 3 pares cerâmica-poli) da empresa Víncula – Ind. e Com. Importação e Exportação de Implantes S.A (Víncula, Rio Claro – SP, Brasil). Para a quantificação da absorção de liquido pelo componente polimérico durante o ensaio de desgaste, um par tribilógico de cada grupo foi mantido como espécime de controle (EC), submetido apenas aos ciclos de carregamento, sem movimentação (cinemática). Os elementos comuns em cada amostra foram: um componente acetabular não cimentado, um inserto acetabular e dois parafusos acetabulares. O elemento que diferiu em cada conjunto foi a cabeça femoral intercambiável: no primeiro, foi usada cabeça metálica com diâmetro de 32 mm, e no segundo, cabeça cerâmica com diâmetro de 36 mm.

Os acetábulos e os parafusos acetabulares são fabricados em liga de titânio, conforme a norma ASTM F136, os insertos acetabulares em polietileno reticulado de ultra alto peso molecular, conforme a norma ASTM F648, as cabeças femorais metálicas em aço inoxidável (norma ASTM F138) e as cabeças femorais cerâmicas em cerâmica Biolox delta (Al203/Zr02). As amostras são apresentadas nas Figuras 1 e 2, e identificadas conforme as Tabelas 1 e 2.

Figura 1
Exemplo de conjunto protético com cabeça femoral metálica.

Figura 2
Exemplo de conjunto protético com cabeça femoral cerâmica.

Tabela 1
Identificação dos conjuntos com cabeça femoral cerâmica

Identificação				Codificação no ensaio
Fabricante	Identificação do produto	Código / registro	Lote
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 36 × 58/60 mm reticulado	LP .13.24.36060	12097S	CP47.2018ED-01
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 60 mm	04.01.34.00060	04859R
	Cabeça femoral intercambiável de 36 mm colo standard cerâmica delta	04.04.10.36002	3150387
	Parafuso acetabular de baixo perfil Ti Ø 6,5 × 15 mm	04.43.19.65015	11808S
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 36 × 58/60 mm reticulado	LP .13.24.36060	12097S	CP47.2018ED-02
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 60 mm	04.01.34.00060	04859R
	Cabeça femoral intercambiável de 36 mm colo standard cerâmica delta	04.04.10.36002	3150389
	Parafuso acetabular de baixo perfil Ti Ø 6,5 × 15 mm	04.43.19.65015	11808S
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 36 × 58/60 mm reticulado	LP .13.24.36060	12097S	CP47.2018ED-03
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 60 mm	04.01.34.00060	04859R
	Cabeça femoral intercambiável de 36 mm colo standard cerâmica delta	04.04.10.36002	3150390
	Parafuso acetabular baixo perfil Ti Ø 6,5 × 15 mm	04.43.19.65015	11808S
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 36 × 58/60 mm reticulado	LP .13.24.36060	12097S	EC47.2018ED-01
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 60 mm	04.01.34.00060	04859R
	Cabeça femoral intercambiável de 36 mm colo standard cerâmica delta

Tabela 2
Identificação dos conjuntos com cabeça femoral metálica

Identificação				Codificação no ensaio
Fabricante	Identificação do produto	Código / registro	Lote
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 32 × 50/52 mm reticulado	LP .13.24.32052	11868S	CP46.2018ED-01
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 52 mm	04.01.34.00052	04450R
	Cabeça femoral intercambiável de 32 mm colo standard	04.04.07.32002	05151R
	Parafuso acetabular de baixo perfil Ti Ø 6,5 × 15 mm	04.43.19.65015	11808S
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 32 × 50/52 mm reticulado	LP .13.24.32052	11868S	CP46.2018ED-02
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 52 mm	04.01.34.00052	04450R
	cabeça femoral intercambiável de 32 mm colo standard	04.04.07.32002	05151R
	Parafuso acetabular de baixo perfil Ti Ø 6,5 × 15 mm	04.43.19.65015	11808S
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 32 × 50/52 mm reticulado	LP .13.24.32052	11868S	CP46.2018ED-03
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 52 mm	04.01.34.00052	04450R
	Cabeça femoral intercambiável de 32 mm colo standard	04.04.07.32002	05151R
	Parafuso acetabular de baixo perfil Ti Ø 6,5 × 15 mm	04.43.19.65015	11808S
Víncula	Inserto act PHENOM Poly teto post. 32 × 50/52 mm reticulado	LP .13.24.32052	12276S	EC46.2018ED-01
	Acetábulo PHENOM Poly PS diam. 52 mm	04.01.34.00052	00544P
	Cabeça femoral intercambiável de 32 mm colo standard	04.04.07.32002	05151R

Procedimentos

Três conjuntos protéticos de cada amostra foram submetidos tanto ao deslocamento angular (cinemática) quanto ao carregamento e foram então denominados corpos de prova (CPs) para desgaste. Os outros dois conjuntos de cada amostra foram submetidos somente ao carregamento, com o intuito de avaliar as alterações de massa devido à absorção de fluido, sendo denominados ECs. Para a realização do ensaio, foi utilizado um simulador hidráulico de articulação de quadril com seis estações para CPs de desgaste e duas estações para ECs, conforme mostrado na Figura 3. O simulador e os demais equipamentos e instrumentos utilizados são listados na Tabela 3. O ensaio foi realizado em ambiente laboratorial, com temperatura de 23° C ± 4° C.

Figura 3
Simulador hidráulico.

Tabela 3
Média da perda de massa dos corpos de prova 1, 2 e 3 com cabeça femoral metálica de 32 mm

	NÚMERO DE CICLOS ( x 106) [mg]
	0,5	1	2	3	4	5
CP.462018ED-01	-2,87	-2,05	-20,51	-31,67	-40,74	-56,45
CP.462018ED-02	-2,89	-4,06	-20,70	-30,42	-40,11	-57,47
CP.462018ED-03	-1,25	-3,07	-21,03	-31,93	-44,14	-65,11
MÉDIA	-2,34	-3,06	-20,75	-31,34	-41,66	-59,68
DESVIO-PADRÃO	0,94	1,01	0,26	0,81	2,17	4,73

Os parâmetros de ensaio foram configurados de acordo com a norma técnica ABNT NBR ISO 14242-1:2016 (Implantes para cirurgia – desgaste de próteses totais de articulação de quadril – parte 1: parâmetros de carregamento e deslocamento para máquinas de ensaio de desgaste e condições correspondentes do meio de ensaio).

O acetábulo do CP foi fixado no suporte superior do simulador com cimento ósseo e dois parafusos acetabulares, de forma a garantir que nenhuma mobilidade ocorresse entre o componente acetabular e o suporte. A montagem foi realizada com gabarito, garantindo-se uma inclinação de 30° ± 3° do seu eixo polar em relação à linha de carga compressiva. Posteriormente, o inserto acetabular foi acoplado ao acetábulo. A cabeça femoral do CP foi montada em um cupom cônico fabricado com as condições de projeto idênticas às definidas para o produto acabado. O cupom foi projetado para garantir a orientação dos componentes nas suas posições intermediárias, ou seja, no ponto médio dos movimentos angulares em relação à linha de carga após montado no suporte inferior do simulador (Figura 4). Os ECs foram montados com os eixos polares da cabeça femoral e do inserto acetabular coincidentes com a linha de carga compressiva.

Figura 4
Perfil do carregamento variável no tempo configurado para o ensaio Fonte: Norma Técnica ABNT NBR ISO 14242-1:2016.

Após a montagem, os CPs e os ECs foram enclausurados e imersos em um fluido de ensaio de origem biológica (soro fetal bovino com 30 g/l de proteína). Para evitar proliferação microbiana, acrescentou-se 2 g/l de azida sódica. Também foram adicionados 8 g/l do agente quelante ácido etilenodiamino tetra-ácido (EDTA). O fluido foi mantido à temperatura de 37° ± 2° C e circulado através da câmara de ensaio por um sistema ativo e fechado. O fluido foi substituído a cada 500 mil ciclos até o término do ensaio.

Os componentes femorais e acetabulares dos CPs foram submetidos a carga compressiva variável no tempo, simultaneamente a movimentos angulares que simulam as condições fisiológicas da articulação do quadril. O ensaio foi realizado a uma frequência de 1 Hz e foi finalizado ao atingir o limite programado de 5 milhões de ciclos. Para avaliação da taxa de desgaste do componente acetabular, foi utilizado o método gravimétrico, de acordo com a norma técnica ABNT NBR ISO 14242-2:2006 (Implantes para cirurgia – desgaste de próteses totais de articulação de quadril – Parte 2: métodos de medida). Para início do ensaio, os insertos acetabulares foram imersos em fluido de ensaio por 48 horas, secos, limpos e pesados até que uma taxa estável de absorção do fluido fosse estabelecida. Posteriormente, os insertos acetabulares dos CPs foram submetidos a 500 mil ciclos no simulador e, na sequência, avaliados quanto ao desgaste por meio da análise da perda de massa. Os ECs foram submetidos apenas ao carregamento variável, sem os movimentos angulares, e sofreram os mesmos procedimentos de secagem, limpeza e pesagem, com o intuito de estabelecer um parâmetro de referência quanto à variação de massa por absorção de fluido. Ao decorrer do ensaio, este procedimento foi repetido a cada 1 milhão de ciclos.

O seguinte regime foi utilizado para limpeza dos insertos acetabulares dos CPs e dos ECs:

• Enxague em água deionizada;

• Vibração por 10 minutos em água deionizada;

• Enxague em água deionizada;

• Vibração por 10 minutos em uma solução com 10% (em volume) de detergente neutro em água deionizada;

• Enxague em água deionizada;

• Vibração por 10 minutos em água deionizada,

• Enxague em água deionizada;

• Vibração por três (3) minutos em água deionizada;

• Enxague em água deionizada;

• Secagem com jato de nitrogênio filtrado a 2 bar de pressão;

• Imersão em álcool isopropílico por 5 min;

• Secagem com jato de nitrogênio filtrado a 2 bar de pressão;

• Secagem final em câmara de vácuo com sílica entre 13,3 Pa ± 0,13 Pa por 12 horas.

Após a limpeza, cada inserto acetabular foi pesado 2 vezes alternadamente até que a diferença entre as medições fosse inferior a 100 µg. Estes procedimentos de pesagem e limpeza foram repetidos, em intervalos de 24 horas, até que a alteração incremental da massa, para cada um dos insertos acetabulares, fosse inferior a 10% da alteração de massa acumulada anterior.

Análise estatística

Para a análise estatística foram utilizados os softwares Excel Office 2010 (Microsoft Corp., Redmon, WA, EUA) e SPSS V20 (IBM, ARMONK, NY, EUA). Os dados descritivos foram expressos em média e desvio-padrão. As comparações entre as variáveis foi realizada por meio dos testes t de Student e t pareado, após verificação da homogeneidade, normalidade e variância dos dados. O valor de p utilizado como significante foi de 0,05 e o intervalo de confiança de 95%.

Resultados

Os ensaios foram finalizados após atingir o limite programado de 5 milhões de ciclos. O desgaste gravimétrico foi calculado a partir da seguinte expressão:

$W_n=W_{\mathrm{an}}+S_n,$

em que W_n representa a média da perda líquida de massa dos CPs após n ciclos de ensaio, W_an a média de perda de massa por desgaste dos CPs após n ciclos de ensaio, e S_n a média da massa de fluido de ensaio absorvida pelos ECs durante os mesmos n ciclos.

As Tabelas 3 e 4 apresentam o valor da média da perda de massa dos CPs (W_an), respectivamente, com cabeças femorais metálicas de 32 mm e cerâmicas de 36 mm.

Tabela 4
Média da perda de massa dos corpos de prova 1, 2 e 3 com cabeça femoral cerâmica de 36 mm

	NÚMERO DE CICLOS ( x 106) [mg]
	0,5	1	2	3	4	5
CP47.2018ED-01	2,19	4,70	-4,35	-10,57	-13,72	-19,05
CP47.2018ED-02	-0,32	2,99	-3,19	-11,80	-13,54	-21,44
CP47.2018ED-03	-0,50	1,51	-6,46	-11,40	-16,75	-26,70
MÉDIA	0,45	3,07	-4,66	-11,26	-14,67	-22,40
DESVIO-PADRÃO	1,51	1,60	1,66	0,63	1,80	3,91

A perda de massa dos CPs foi significativa a partir de 2 milhões de ciclos (p = 0,0013 para o conjunto de cabeça metálica de 32 mm, e p = 0,046 para o conjunto com cabeças cerâmicas de 36 mm). Na comparação das médias de perda de massa entre o conjunto com cabeça de metal e o conjunto com cabeça cerâmica observou-se diferença estatisticamente significativa (p = 0,018).

As Tabelas 5 e 6 apresentam a média da massa de fluido de ensaio absorvida em cada EC (S_n) durante a realização do ensaio respectivamente com cabeça metálica de 32 mm e cerâmica de 36 mm.

Tabela 5
Média da massa de fluido de ensaio absorvida em cada espécime de controle (1 e 2) (S_n) com cabeça femoral metálica de 32 mm

	NÚMERO DE CICLOS ( x 106) [mg]
	0,5	1	2	3	4	5
EC46.2018ED-01	1,10	3,13	4,94	5,93	6,97	7,89
EC46.2018ED-02	1,01	2,77	3,63	4,78	6,19	6,99
MÉDIA	1,05	2,95	4,28	5,35	6,58	7,44
DESVIO-PADRÃO	0,07	0,26	0,93	0,81	0,55	0,64

Tabela 6
Média da massa de fluido de ensaio absorvida em cada espécime de controle (1 e 2) (S_n) com cabeça femoral cerâmica de 36 mm

	NÚMERO DE CICLOS ( x 106) [mg]
	0,5	1	2	3	4	5
EC46.2018ED-01	1,86	3,11	5,08	7,58	8,83	10,72
EC46.2018ED-02	2,08	3,63	5,74	8,32	9,56	11,68
MÉDIA	1,97	3,37	5,41	7,95	9,20	11,20
DESVIO-PADRÃO	0,16	0,37	0,47	0,53	0,52	0,68

Na comparação das medidas S_n, entre cabeças metálicas x cerâmicas, houve diferença estatisticamente significativa (p = 0,014).

As Tabelas 7 e 8 apresentam a média da perda líquida de massa (W_n) para cada um dos CPs durante a realização do ensaio, respectivamente, com cabeça metálica de 32 mm e cerâmica de 36 mm. Houve diferença estatisticamente significativa entre os conjuntos com cabeça cerâmica e metálica (p = 0,0013).

A taxa de desgaste média foi calculada a partir da regressão linear da curva de desgaste (Wn = a_g (n) + b), em que a_g = taxa de desgaste média em mg/mc (micrograma por milhão de ciclos), n = número de ciclos, e b é uma constante.

Tabela 7
Média da perda líquida de massa (W_n) para cada um dos corpos de prova (1, 2 e 3) durante a realização do ensaio com cabeça metálica de 32 mm

	NÚMERO DE CICLOS ( x 106) [mg]
	0,5	1	2	3	4	5
CP46.2018ED-01	3,92	5,00	24,80	37,02	47,32	63,89
CP46.2018ED-02	3,94	7,01	24,99	35,77	46,69	64,92
CP46.2018ED-03	2,31	6,02	25,31	37,29	50,72	72,55
MÉDIA	3,39	6,01	25,03	36,69	48,24	67,12
DESVIO-PADRÃO	0,94	1,01	0,26	0,81	2,17	4,73

Tabela 8
Média da perda líquida de massa (W_n) para cada um dos corpos de prova (1, 2 e 3) durante a realização do ensaio com cabeça cerâmica de 36 mm

	0,5	1	2	3	4	5
CP47.2018ED-01	-0,22	-1,33	9,76	18,52	22,92	30,25
CP47.2018ED-02	2,29	0,38	8,60	19,75	22,74	32,64
CP47.2018ED-03	2,48	1,86	11,87	19,35	25,95	37,90
MÉDIA	1,52	0,30	10,07	19,20	23,87	33,60
DESVIO-PADRÃO	1,51	1,60	1,66	0,63	1,80	3,91

A massa inicial, medida antes dos ciclos de carregamento e deslocamentos angulares, não foi considerada neste cálculo. As Tabelas 9 e 10 apresentam a taxa de desgaste média (a_g) e o coeficiente de determinação (R²) para cada um dos CPs ensaiados, com cabeças femorais metálicas e cerâmicas, respectivamente.

Tabela 9
Taxa de desgaste e coeficiente de determinação dos corpos de prova com cabeças femorais metálicas de 32 mm

	NÚMERO DE CICLOS ( x 106) [mg]
	TAXA DE DESGASTE (mg/Mc)	Coef. de determinação (R2)
CP46.2018ED-01	13,57	0,989
CP46.2018ED-02	13,42	0,991
CP46.2018ED-03	15,36	0,990
MÉDIA	14,12
DESVIO-PADRÃO	1,08

Tabela 10
Taxa de desgaste e coeficiente de determinação dos corpos de prova com cabeças femorais cerâmicas de 36 mm

	TAXA DE DESGASTE (mg/Mc)	Coef. de determinação (R2)
CP46.2018ED-01	7,24	0,977
CP46.2018ED-02	7,16	0,966
CP46.2018ED-03	7,98	0,981
MÉDIA	7,46
DESVIO-PADRÃO	0,45

Na comparação entre as medidas de taxa de desgaste dos conjuntos com cabeças metálicas (14,12) e cerâmicas (7,46), houve diferença estatisticamente significativa (p = 0,0005).

Discussão

O principal achado do presente estudo foi a significante redução na taxa de desgaste do par tribológico cerâmica-polietileno reticulado em relação ao par tribológico metal-polietileno reticulado, mesmo com o uso de cabeça cerâmica de grande diâmetro.

A investigação dos fatores envolvidos no desgaste protético é de grande interesse para a cirurgia artroplástica do quadril, visto que a soltura asséptica representa a principal causa de revisão nos registros de próteses de quadril.^2,12 Sabe-se que o polietileno de alto peso molecular tem como principais mecanismos de desgaste o polimento, a abrasão, a corrosão e o riscamento.^13,14 A fim de reduzir a produção de debris e garantir maior sobrevida das próteses, as artroplastias de quadril com polietileno reticulado vêm sendo amplamente realizadas no mundo.^7,13 Modernamente, o uso de cabeças femorais de grande diâmetro, especialmente em cerâmica, vem sendo feito nas artroplastias de quadril, principalmente em pacientes jovens e ativos, de forma a buscar maior amplitude de movimento articular e maior estabilidade protética.¹⁵ Em 2018, Tsikandylakis et al.¹⁶ identificaram, através da análiose de dados de Registros Nacionais de Artroplastias, que cabeças femorais grandes, maiores que 32 mm, apresentam menor risco de luxação. Neste cenário, dúvidas surgiram na literatura acerca do comportamento do desgaste do polietileno reticulado frente a cabeças femorais cerâmicas de grande diâmetro. Nosso estudo demonstrou, in vitro, que o benefício da redução na taxa de desgaste no par tribológico cerâmica-polietileno reticulado se manteve, a despeito do uso de uma cabeça cerâmica de maior diâmetro, mesmo em comparação à cabeça metálica menor (32 mm).

Outro achado importante foi aumento significativo na perda de massa por desgaste em cada conjunto protético a partir de 2 milhões de ciclos de ensaio, sendo expressivamente maior nos conjuntos que utilizaram cabeça metálica. Tal fenômeno pode explicar o maior desgaste protético observado em indivíduos fisicamente mais ativos, especialmente com o uso de cabeças metálicas. No entanto, sabe-se que, in vivo, a sobrevida da artroplastia depende, além do par tribológico, do posicionamento dos componentes protéticos, do nível de atividade, do sexo, da idade, e das características imunológicas do paciente.¹⁷

O ciclo de movimento de um paciente com ATQ representa uma sequência complexa de diferentes atividades intercaladas com períodos de repouso. Além da caminhada, que geralmente é usada como atividade de referência, há atividades adicionais de vida diária, que também contribuem para o desgaste e não são contempladas em testes de desgaste padrão no laboratório. Assim, vários estudos revelam diferenças no tamanho dos debris gerados entre testes de simulador e amostras in vivo.^18,19

A menor idade do paciente mostra relação com o maior desgaste das artroplastias totais do quadril. Estudos que avaliaram o desgaste nas diversas faixas etárias demonstraram que o mesmo é superior nos pacientes abaixo de 60 anos de idade.^20,21 Em um estudo radiográfico de 1.024 quadris, o desgaste linear foi 33% maior em pacientes com menos de 60 anos.²² Em um estudo que avaliou um grupo de pacientes jovens (média de 49 anos; variação de 18–66 anos), Perez et al.²¹ relataram que as taxas de desgaste nos pacientes menores de 50 anos eram 40% maior em comparação com a taxa média de desgaste no outro grupo. Griffith et al.²³ relataram que entre pacientes com taxas de desgaste linear muito altas (> 0,18 mm/ano), 12% tinham menos de 50 anos, e apenas 1,5% tinham mais de 60 anos. O desgaste maior em pacientes mais jovens deve-se, pelo menos em parte, ao maior nível médio de atividades. Em um estudo podométrico,²⁴ a idade foi associada significativamente com a atividade (p = 0,048), mas com um alto grau de variabilidade (desvio padrão, 3.040 passos por dia). Pacientes com menos de 60 anos caminharam em média 30% mais do que os pacientes com 60 anos ou mais.

Em comparação com o sexo feminino, os homens foram associados a taxas mais elevadas de desgaste do polietileno. Ao dividir seus pacientes em alta e baixa taxa de desgaste, Griffith et al.²³ e Nashed et al.²⁰ mostraram que, no grupo de alto desgaste, 70% dos pacientes eram do sexo masculino, em comparação com apenas 23 a 34% no grupo de baixo desgaste. Callaghan et al.²⁵ encontraram uma correlação estatisticamente significante entre o sexo masculino e o desgaste do polietileno em um grupo de 210 quadris. Em uma avaliação radiográfica de 1.024 quadris, a penetração linear da cabeça femoral foi 37% maior em pacientes do sexo masculino.²² Em um estudo detalhado de 37 quadris de pacientes com nível funcional, a atividade do paciente foi quantificada usando um monitor de passos. Nesta coorte, não houve diferença na atividade média de caminhada entre os pacientes do sexos masculino e feminino. No entanto, a taxa de penetração média da cabeça femoral no polietileno nos indivíduos do sexo masculino foi aproximadamente o dobro da taxa verificada no sexo oposto. Houve diferenças significativas na estatura e peso médios entre os pacientes masculinos e femininos, e uma análise de regressão logística multivariada foi realizada. Após a correção para covariáveis conhecidas (como altura e peso), o gênero masculino ainda foi altamente correlacionado ao desgaste.²⁶ Outras diferenças relativas ao desgaste das próteses de quadril em homens e mulheres, tais como alterações anatômicas específicas, distribuição de peso, padrão de marcha, composição corporal e propriedades físico-químicas do líquido sinovial, precisam ser investigadas em estudos futuros.

Semelhante a um conjunto de pneus de automóvel, o desgaste é uma função do uso.²⁶ As variáveis na equação fundamental de desgaste incluem a resistência ao desgaste inerente do par tribológico, a lubrificação e o coeficiente de atrito, a magnitude e a direção da carga, o padrão de movimento e a distância de deslizamento. A avaliação clínica mais comum do desgaste é a análise radiográfica da penetração linear da cabeça femoral no componente de polietileno. Entretanto, as limitações desta metodologia para quantificar fatores específicos que contribuem para o desgaste devem ser valorizadas. O desgaste do polietileno in vivo é multifatorial, incluindo vários fatores do paciente. Há limitações na avaliação clínica de alguns desses fatores e, por esse motivo, são utilizadas variáveis retrospectivas. Por exemplo, a idade do paciente e o diagnóstico freqüentemente são usados como substitutos da atividade do paciente. Os fatores mais variáveis e difíceis de quantificar são a frequência e intensidade de uso da prótese durante a vida útil da artroplastia. A avaliação clínica de pacientes com ATQ seria reforçada por uma avaliação padronizada da frequência e intensidade da atividade do paciente, no que se refere ao uso da prótese.¹⁷

Assim, os estudos in vitro servem como um parâmetro para guiar a prática clínica na escolha do par tribológico da artroplastia de quadril, que deve levar em consideração todo o conjunto de características do paciente. O desgaste in vivo ainda apresenta questões não totalmente esclarecidas.

Conclusão

Este estudo demonstrou menor taxa de desgaste em conjuntos protéticos que utilizaram o par tribológico cerâmica-polietileno reticulado de 36 mm em comparação aos conjuntos com metal-polietileno reticulado de 32 mm. Tal achado demonstra a eficácia da cerâmica, mesmo com a utilização de cabeças de grande diâmetro. Sua efetividade clínica, porém, deve ser comprovada por estudos de longo tempo de seguimento (20–25 anos).

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  02 Dez 2020
• Data do Fascículo
  Sep-Oct 2020

Histórico

• Recebido
  22 Jun 2019
• Aceito
  12 Nov 2019