Estudo experimental da vertebroplastia: análise biomecânica e segurança da técnica

Resumos

It was analyzed the safety and mechanical resistance of 30 vertebral bodies obtained from human cadavers submitted to "vertebroplasty" were analyzed. After bone "densitometry", they were distributed into two groups: A and B. In group A, they were compressed to the second apex of force (graph by Force of Deformation), while in the group B, to the first. Acrylic cement was injected in the vertebral body by transpedicular access. It was observed the cement leakage and the temperature of the vertebral body. The resistance was tested and compared to the one of vertebrae not compressed before. The surrounding structures can be damaged due to the extravasation of the cement. Considering the temperature, this technique is safe, since extravasation does not take place. The resistance of the vertebra after the procedure is dependent on the degree of initial flattening, since bodies which had smaller flattening, presented the largest resistances.

vertebroplasty; bony cement

ARTIGO ORIGINAL

Estudo experimental da vertebroplastia: análise biomecânica e segurança da técnica

Alexandre Felipe França^I; Tarcísio Eloy Pessoa de Barros Filho^II; César Augusto Martins Pereira^III

^IDoutor em Ortopedia. Docente responsável pela ortopedia da FAFICA de Catanduva

^IIProfessor Associado e Doutor do Serviço de Coluna

^IIITecnólogo do Laboratório LIM-41

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

Analisou-se a segurança e a resistência mecânica de 30 corpos vertebrais, de cadáveres humanos, submetidos à vertebroplastia. Após a densitometria óssea, foram distribuídos em dois grupos A e B. Os do grupo A foram comprimidos até o segundo pico de força (Gráfico Força por Deformação), enquanto os do grupo B, até o primeiro. Injetou-se cimento acrílico no corpo vertebral por via transpedicular, observando-se seu extravasamento e a temperatura do corpo vertebral. Testou-se a resistência e comparou-se com a da própria vértebra quando íntegra. Esta técnica traz riscos às estruturas próximas, devido ao extravasamento do cimento.Quanto à temperatura, ela é segura desde que não ocorra o extravasamento. A resistência da vértebra, após o procedimento, depende do grau do achatamento inicial. Aquelas que tiveram achatamento menor apresentaram resistência maior.

Descritores: vertebroplastia, cimento ósseo.

INTRODUÇÃO

A osteoporose está associada às fraturas ósseas, produz dor, incapacidade e, indiretamente, pode até causar a morte. Diante disso, pode-se afirmar que produz um elevado custo social e financeiro para toda a sociedade. Salienta-se que os Estados Unidos gastaram, em 1995, 13 bilhões de dólares com os portadores de osteoporose, sendo que destes, seis bilhões foram gastos diretamente com o paciente; quatro bilhões em cuidados de enfermagem em casa e dois bilhões de dólares em outros serviços⁽³²⁾.

Afirmaram⁽¹⁶⁾ que a osteoporose causa uma nova fratura compressiva do corpo vertebral a cada 45 segundos, num total 700.000 novos casos por ano, e destes, 260.000 são sintomáticos, resultando um custo hospitalar de 800 milhões de dólares gastos com 150.000 internações por ano. Em média, os pacientes com fraturas compressivas da coluna vertebral permanecem oito dias internados e 14 dias acamados pela dor.

A sintomatologia dolorosa do paciente portador de osteoporose e fratura da coluna vertebral é extremamente variada. Os autores relatam desde indivíduos assintomáticos até pacientes com dor intratável pelos métodos conservadores. Consideram que, em geral, a dor costuma ceder com medicamentos analgésicos, repouso, fisioterapia e, às vezes, algum tipo de órtese para imobilizar a coluna⁽³¹⁾. A cirurgia de estabilização da fratura da coluna vertebral associada à osteoporose é muito rara, porque, na maioria das vezes não existe compressão medular ou radicular capaz de produzir distúrbio neurológico. A indicação de cirurgia está restrita apenas àqueles pacientes com comprometimento neurológico ou portadores de dor intratável pelos métodos conservadores descritos acima^{(19) .}

Os casos de indicação cirúrgica correspondem a 0,2% de todos os casos de osteoporose associada à fratura de coluna vertebral. No entanto, quando se faz necessário realizar a descompressão medular associada á fixação da coluna com osteoporose, estamos frente a um sério problema, pois, em geral, esses pacientes possuem outras desordens clínicas associadas que limitam a agressividade da cirurgia. Além disso, a qualidade do osso, nos pacientes portadores de osteoporose, não é a mais favorável para promover uma fixação rígida da fratura da coluna vertebral, e conseqüentemente, não se obtém uma estabilização adequada da mesma⁽¹⁹⁾ .

Alguns autores, nos últimos anos, têm preconizado o emprego de uma técnica chamada de vertebroplastia, que consiste em injetar o cimento ósseo (polimetilmetacrilato), no interior do corpo vertebral, utilizando a via percutânea para a coluna cervical e a transpedicular para a dorsolombar. Esse tipo de abordagem permite recompor, rapidamente, a estabilidade mecânica da coluna vertebral e também o alívio rápido da dor do paciente^{(11,15,21,22)}.

Em nosso trabalho objetivamos demonstrar se a técnica de vertebroplastia é um procedimento seguro para as estruturas anatômicas próximas ao corpo vertebral e também comparar a resistência biomecânica da vértebra fraturada após ser submetida a vertebroplastia com a resistência da vértebra íntegra.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram retirados oito segmentos de colunas lombares, LI-LV, de cadáveres humanos, sete masculinos e um feminino, com idade variando dos 35 aos 72 anos e média de 51,87 anos. Quanto à raça, foram observados que cinco indivíduos eram da cor branca, dois pardos e um da cor negra, todos oriundos do Serviço de Verificação de Óbitos da Capital (São Paulo).

As peças foram obtidas de cadáveres frescos, posicionados em decúbito ventral, sendo o acesso à coluna feito por via posterior, na linha dos processos espinhosos, dissecando-se pele, subcutâneo e os músculos paravertebrais, expondo a coluna vertebral da décima vértebra torácica até o sacro. Removeu-se, cuidadosamente, em bloco, o segmento lombar; ressecaram-se todas as partes moles, permanecendo apenas as partes ósseas e os discos intervertebrais. As peças foram identificadas de acordo com o número do SVOC e acondicionadas em embalagens plásticas e congeladas a -20 graus Celsius.

Os segmentos de coluna lombares identificados e congelados foram descongelados em soro fisiológico a 0,9% e levados para realização do exame de densitometria óssea para se determinar a presença ou não de osteoporose, de acordo com os padrões da Organização Mundial de Saúde.

A densitometria foi realizada mergulhando-se o segmento de coluna lombar num recipiente plástico, contendo cinco litros de água. O segmento lombar foi imobilizado com paralelepípedos plásticos de densidade maior que a da água. O aparelho que realizou o exame foi da marca Lunar® modelo DPX, e, para emitir seu laudo, necessita-se do peso, altura, idade e sexo do doador da coluna vertebral.

As duas colunas excluídas pela densitometria óssea, por terem densidade óssea com desvio padrão 2,50 abaixo da população referência, que é até quarenta anos, foram utilizadas em ensaios preliminares, mas não foram incluídas para fins estatísticos.

Os ensaios preliminares foram realizados para se estudar o comportamento biomecânico da vértebra lombar submetida a cargas compressivas. Estes ensaios foram registrados em gráficos de força versus deformação. Observou-se que o gráfico, quando a vértebra é comprimida, apresenta uma curva ascendente até atingir um primeiro pico de força, em seguida, ocorre uma curva descendente, denominada de vale e, por fim, uma retomada do aumento da força aplicada até atingir um segundo pico de força. Após este último pico de força, acontece o patamar de carga, relacionado com a compactação máxima da vértebra (Figura 1).

Os seis segmentos de colunas lombares remanescentes foram divididos em dois grupos: A e B. Cada um contendo três segmentos de coluna lombar. As vértebras do grupo A foram submetidas aos seguintes procedimentos: preparação do corpo de prova, ensaio de compressão da vértebra íntegra, vertebroplastia, observação dos parâmetros de segurança e ensaio de compressão pós vertebroplastia.

No grupo B, as vértebras foram submetidas aos mesmos procedimentos do grupo A, entretanto, a compressão da vértebra íntegra foi menor. Os corpos vertebrais íntegros do grupo A foram comprimidos até o início do patamar de força no gráfico "força por deformação" e nas vértebras íntegras do grupo B, a força de compressão cessou no primeiro pico de força.

Cada segmento de coluna lombar era composto por cinco vértebras denominadas LI, LII, LIII, LIV e LV, que foram separados ao nível do disco intervertebral, resultando em unidades. Cada unidade vertebral foi identificada pela letra do seu grupo A ou B e por um número arábico de um a três que corresponde ao número do segmento lombar, acrescido de sua denominação anatômica, por exemplo, A2LI e B3LIV.

PREPARAÇÃO DO CORPO DE PROVA

Preparou-se o corpo de prova para o ensaio, medindo-se, inicialmente, a altura do corpo vertebral na sua porção central, através de um paquímetro digital com resolução de um centésimo de milímetro da marca Mitutoy^®. No passo seguinte, cimentou-se o corpo vertebral a dois cilindros metálicos: um superior e outro inferior. Para isto, misturaram-se 150 g de pó de co-polímero acrílico auto polimerizante e 50 ml de monômero líquido de metilmetacrilato da marca Jet^® para uso odontológico. A cimentação do corpo vertebral, além de fixá-lo aos cilindros metálicos, permite preencher as irregularidades das superfícies, superior e inferior do corpo vertebral, proporcionando uma melhor distribuição das tensões. O alinhamento e o ajuste da altura dos cilindros metálicos em relação à altura do corpo vertebral durante o período de secagem do polimetilmetacrilato, foram garantidos por meio de um dispositivo, denominado dispositivo de cimentação (Figura 2). Esse dispositivo possui dois aros metálicos, cujo diâmetro interno permitia o encaixe dos cilindros metálicos do corpo de prova. Os cilindros metálicos do corpo de prova, encaixados dentro dos aros, eram fixados entre si através de parafusos, que prendiam o conjunto em três pontos, fixando, assim, os cilindros aos aros. A altura uniforme entre os conjuntos cilindros metálicos/aros foi mantida por três barras rosqueadas, colocadas de forma perpendicular aos conjuntos. As barras atravessavam os aros metálicos por orifícios e eram presas a estes por porcas.

ENSAIO DE COMPRESSÃO

Os ensaios biomecânicos foram realizados na Máquina Universal de Ensaios Mecânicos Kratos 5002 dotada de célula de carga de cinco tf e conectada a um computador pessoal dotado de um software desenvolvido pelo Laboratório de Biomecânica LIM-41 do Instituto de Ortopedia e Traumatologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, com a função de armazenar as informações provenientes da máquina de ensaios, como o deslocamento e a força medida pela célula de carga (Figura 3).

Os ensaios de compressão foram realizados, utilizando-se um dispositivo mecânico que permitia a aplicação da carga e o correto posicionamento do corpo de prova junto à máquina de ensaios.

Com o movimento descendente do travessão móvel da máquina de ensaios, a célula de carga (Figura 4-A) aplica uma carga compressiva sobre o corpo de prova através de uma haste rosqueada (Figura 4-B), acoplada ao atuador (Figura 4-C), através de uma articulação do tipo taça-esfera. O corpo de prova (Figura 4-F) era englobado por um cilindro superior (Figura 4-D) e outro inferior (Figura 4-E) estando este último acoplado a um cilindro (Figura 4-G) e a um tubo (Figura 4-H) que serviam como base de apoio (Figura 4-I).

Os ensaios de compressão das vértebras íntegras para os grupos A e B, diferenciaram-se no que diz respeito à deformação sofrida, pois, no grupo A, a compressão era realizada até uma deformação referente ao início do patamar de força e no grupo B, a deformação ocorria até o primeiro pico de força (Figura 1).

Após a vertebroplastia, as vértebras de cada grupo foram submetidas, novamente, ao ensaio de compressão. O critério para interrupção do ensaio foi relacionado a força registrada, ou seja, quando essa carga fosse igual ou superior à força máxima encontrada no ensaio prévio da vértebra íntegra.

Os ensaios de compressão da vértebra íntegra e submetida à vertebroplastia para os grupos A e B foram relacionados, com o objetivo de comparar a rigidez e as deformações sofridas.

A rigidez é definida como a razão da variação da força e a variação da deformação entre dois pontos pertencentes à região linear da curva (Figura 5) e é expresso em N/mm.

Para a determinação das deformações sofridas, durante o ensaio de compressão, utilizou-se como referência a força de pico no ensaio íntegro (FPico) e a sua deformação (DPint). Com a projeção de FPico, na curva do ensaio de vertebroplastia, foi possível encontrar a sua deformação (DPVer) referente à mesma força aplicada (Figuras 6, 7, 8, 9).

VERTEBROPLASTIA

O pedículo vertebral foi perfurado com uma broca de 3,5 mm de diâmetro e, em seguida, canulado por um tubo plástico com cinco cm de extensão, até atingir o interior do corpo vertebral, garantindo desta maneira, que o cimento acrílico fosse injetado para dentro do corpo vertebral. A perfuração do pedículo vertebral ocorreu no ponto de intersecção de duas linhas imaginárias traçadas; a primeira, passando em direção horizontal pelo meio do processo transverso vertebral; a segunda, em direção vertical, que passa pelo centro da faceta articular vertebral.

Foram misturados 40 gramas de um pó (composto por 30 gramas de copolímero de metilmetacrilato, seis gramas de polimetilmetacrilato e quatro gramas de sulfato bárico) com 20 ml de monômero líquido (19,5 ml metacrilato de metila, 0,5 ml N, N-dimetil paratoluidina e 1,5 mg de hidroquinona). Este cimento acrílico utilizado é o Simplex^®, da Howmedica®. Após a mistura, foi obtida uma massa de consistência de glacê de bolo, que foi injetada no interior do corpo vertebral através do pedículo vertebral canulado com o tubo plástico. O volume de cimento acrílico injetado foi de 9 ml, e, para injetá-lo, foi utilizada uma seringa de plástico de 20 ml, acoplada à extremidade externa do tubo plástico que foi introduzido dentro do corpo vertebral. Foram observados, logo após a vertebroplastia, os parâmetros de segurança para os dois grupos A e B, que consistiram em anotar por onde extravasou o polimetilmetacrilato e a medida da temperatura junto à parede posterior do canal vertebral.

PARÂMETROS DE SEGURANÇA

Os parâmetros de segurança foram divididos quanto à temperatura e o extravasamento do cimento ósseo para dentro do canal durante o procedimento de vertebroplastia.

A medida da temperatura foi realizada, logo após a injeção do cimento acrílico por via transpedicular, colocando dois sensores de temperatura (termo-resistores, modelo PT-100) em contato com a parede posterior do canal do corpo vertebral (Figura 10): um do lado direito; outro, do esquerdo. O registro da temperatura foi realizado por um pirômetro RoberShaw®, modelo LDT 900 . Como medida foi considerada aquela obtida antes da injeção do cimento acrílico, denominada T0. As demais medidas foram efetuadas, logo após a vertebroplastia, com um intervalo entre elas de um minuto, por um período de 15 minutos.

Os sensores de temperatura foram envoltos por uma pasta, quando colocados no canal vertebral. Essa pasta melhora a condutibilidade térmica entre a parede do canal e os sensores.

O outro parâmetro, para analisarmos a segurança da vertebroplastia foi verificar por onde extravasou cimento acrílico, após a injeção do mesmo por via transpedicular. Observamos, dessa maneira, se o polimetilmetacrilato extravasou para fora do canal vertebral, para dentro do canal ou se não houve extravasamento.

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Realizou-se a distribuição de freqüência absoluta e relativa dos parâmetros qualitativos e estatística descritiva dos parâmetros quantitativos classificados como média (M), desvio padrão (DP), erro padrão da média (EPM), valor máximo (Max), valor mínimo (Min), intervalo (Inter) e número total de amostras (N).

Utilizou-se o teste exato de Fisher, para as comparações entre os parâmetros qualitativos e os testes de Wilcoxon, U de Mann Whitney et de Student, para as comparações dos parâmetros quantitativos.

Os parâmetros quantitativos analisados foram às temperaturas medidas na região postero-lateral direita e esquerda dos corpos vertebrais lombares, quanto aos ensaios de compressão dos corpos vertebrais lombares divididos nos grupos A e B, analisou-se também, a rigidez, variação percentual entre a altura inicial da vértebra e sua deformação até o 1º pico, variação percentual entre a altura inicial da vértebra e sua deformação final e a variação percentual entre a rigidez do grupo A e B.

Em todas as comparações, adotou-se o nível de significância de 5 % ( = 0,.05) e os resultados significantes foram identificados por asteriscos.

RESULTADOS

Os resultados referentes aos parâmetros de segurança, o local de extravasamento e a temperatura da cortical posterior do corpo após a vertebroplastia, estão listados nas (Tabelas de 1 a 3). Ressaltando que os N= 16, das (Tabelas 2 e 3) refere-se ao número de medidas de temperatura realizadas em cada corpo vertebral testado.

Os resultados biomecânicos encontram-se listados nas (Tabelas de 4 a 9). As (Tabelas 4 e ⁷) comparam os achados biomecânicos do ensaio dentro de cada grupo. Enquanto que (Tabelas 8 e 9) comparam os resultados obtidos entre os grupos A e B.

DISCUSSÃO

A coluna vertebral pode ser acometida por várias doenças que resultam na diminuição da sua massa óssea, aumentando, desta forma, a fragilidade do corpo vertebral. Dentre estas doenças destacamos o hemangioma, os tumores líticos e a osteoporose. Entendemos que a diminuição da massa óssea produz um osso incapaz de resistir a solicitações mecânicas fisiológicas, resultando nas fraturas do corpo vertebral e suas conseqüências, tais como as compressões neurológicas, cifose, escoliose, e muitas vezes um quadro doloroso muito acentuado⁽¹⁾ .

Entre as doenças citadas acima, a osteoporose é a que está merecendo especial atenção de diversas especialidades médicas, devido ao fato de estar havendo um número maior de casos dessa enfermidade na população mundial, principalmente, naqueles países que experimentaram uma melhoria nas suas condições de alimentação e saúde. Como conseqüência, apresentaram um aumento na expectativa de vida da sua população, fato notado e relatado por alguns autores^(25.32).

Definiram⁽¹⁷⁾ osteoporose como a condição do esqueleto, caracterizada pela diminuição da densidade mineral óssea (massa/volume) de um osso, que estava normalmente mineralizado, o suficiente para produzir fraturas ao mínimo trauma.

O densitômetro é o aparelho de escolha para medir a densidade mineral óssea, pois ele possui uma margem de erro de 5 a 10% para a sensibilidade e 2% para especificidade⁽¹³⁾.

A Organização Mundial de Saúde classificou a densidade óssea obtida pela densitometria em três categorias: normal como o paciente que tiver massa óssea de até um desvio padrão da média da população jovem, até quarenta anos, utilizada como referência. Outra categoria é o paciente com osteopenia, que compreende aquele indivíduo com resultado densitométrico de 1 a 2,5 desvios padrões abaixo da população referência. A última categoria foi definida como portador de osteoporose aquele que possuir resultado da densidade óssea abaixo de 2,5 desvios padrões da média da população referência.

A fratura de coluna vertebral associada à osteoporose ocorre em 16% das mulheres brancas americanas, após a menopausa⁽²⁵⁾. Essas pacientes deverão ser tratadas, na sua grande maioria, de forma conservadora, com medicamentos para a dor, antiinflamatórios, órteses, repouso e fisioterapia.

O tratamento cirúrgico da fratura de coluna associado à osteoporose é muito raro, estando indicado apenas àqueles pacientes com dor intratável pelos métodos conservadores e com compressão neurológica associada^{(19 ,31)}.

Entretanto, quando necessitamos estabilizar uma coluna com densidade mineral óssea diminuída, estamos frente a um grande problema e a estabilização deve, obrigatoriamente, incluir a fixação de múltiplos pontos na coluna vertebral, utilizando-se para isto os parafusos transpediculares⁽¹⁹⁾. No entanto, esta é uma prática cirúrgica muito agressiva para o paciente que, de um modo geral, freqüentemente possui outras afecções associadas. Além disso, quando os parafusos transpediculares são inseridos num osso com menor massa óssea, não acontece a mesma fixação que ocorre quando são postos em um osso com densidade mineral normal⁽³⁾.

Descreveram⁽¹⁵⁾ uma nova técnica para estabilizar a coluna vertebral e que seja capaz também de melhorar a dor em pacientes portadores de hemangioma e tumores líticos metastáticos que acometiam essa região. Esta técnica é chamada de vertebroplastia e consiste na injeção de polimetilmetacrilato dentro do corpo vertebral acometido pela doença, sob visão da fluoroscopia.

Outros autores passaram a indicar a vertebroplastia para o tratamento de pacientes com fratura da coluna vertebral associada à osteoporose e que tinham dor que não melhorava pelos métodos convencionais ou tinham compressão neurológica associada^(6,11,21).

A maioria dos trabalhos que encontramos na literatura sobre a vertebroplastia foram revisões de casos clínicos^(2,24,33). Por isso, resolvemos realizar um estudo biomecânico para testar a segurança e a capacidade de resistência da vértebra a força de compressão, antes e depois de injetarmos polimetilmetacrilato dentro do corpo vertebral, utilizando a via transpedicular.

Escolhemos modelos obtidos de cadáveres humanos, apesar de sabermos da desvantagem de não formarmos um grupo com características homogêneas de raça, sexo, idade, geometria da vértebra e massa óssea.

Concordamos com⁽²⁸⁾, que é graças a essa variabilidade, normalmente, encontrada entre os indivíduos da mesma espécie, na natureza, que reside a importância dos trabalhos experimentais que utilizam os modelos obtidos de cadáveres humanos, para demonstrar o comportamento destas estruturas, quando submetidas a um ensaio biomecânico. Por exemplo, a resposta de vértebras lombares de cadáveres humanos a uma força compressiva, após a injeção de cimento acrílico dentro do corpo vertebral.

Discordamos dos autores⁽²⁷⁾, que propuseram a utilização de modelo de estudo experimental obtido por computador, denominado modelo de elementos finitos, como forma de diminuir a variabilidade encontrada entre os indivíduos da mesma espécie. Salientamos que não encontramos, na natureza, nenhum indivíduo da mesma espécie, totalmente igual ao outro. Por isso, acreditamos que um trabalho experimental tenha que refletir as respostas de um grupo da mesma espécie ao mesmo problema. Entretanto, achamos importante também limitar ao máximo esta variabilidade. E para isso, não escolhemos cadáveres humanos com tumor vertebral ou com fratura antiga na coluna; realizamos a densitometria óssea e afastamos as colunas com resultado inferior a 2,50 desvios padrões, além de usarmos como grupo controle a própria vértebra.

A realização da densitometria foi precedida de um problema referente ao fato de o aparelho para quantificar a massa óssea levar em consideração os tecidos moles, existentes, normalmente, ao redor do osso. Isso foi resolvido, mergulhando o segmento lombar, dentro de um recipiente plástico com água, pois, segundo o fabricante do aparelho Lunar® modelo DPX, o envoltório de tecidos ao redor do osso possui a densidade semelhante à da água.

Os testes que realizamos nas duas colunas que não foram incluídas no estudo serviram para determinar a deformação da vértebra, quando aplicamos uma força de compressão. Encontramos um comportamento semelhante ao descrito por ⁽²⁶⁾ , caracterizado por um gráfico com um pico de força, seguido por uma queda na força e por um segundo pico no aumento da força até atingir um início de patamar.

O primeiro pico significa o limite de resistência da cortical do corpo vertebral. A queda que chamamos de vale corresponde à resistência do osso esponjoso do corpo vertebral associado a participação decrescente da resistência da cortical. O segundo pico ocorre devido à compactação completa das duas corticais do corpo vertebral e da esponjosa, produzindo imagem gráfica de um patamar caracterizado por deformação menor do corpo vertebral, quando submetido a cargas compressivas crescentes.

Faz-se necessário explicar que o corpo vertebral possui um comportamento físico de deformação semelhante a associação de molas, onde a cortical superior e inferior possuem comportamento diferente da camada esponjosa. A vertebroplastia introduz um terceiro elemento dentro corpo vertebral que é o polimetilmetacrilato que pode ou não influenciar na capacidade de resistir à força de compressão crescente.

O nosso trabalho divide em dois grupos as vértebras lombares, e o que difere os dois grupos é o instante do gráfico força versus deformação, descrito acima, que escolhemos para injetarmos o cimento ósseo dentro do corpo vertebral. No grupo A, o ponto escolhido foi após o segundo pico da curva força por deformação e, no grupo B, escolhemos a região logo após o primeiro pico de força.

Demonstramos em nossos resultados que existe uma diferença estatística significante entre o grau de compressão da vértebra íntegra entre os grupos A e B, (Tabela 8). Isto significa que o instante do gráfico força por deformação, escolhido para os dois grupos é verdadeiramente diferente. A introdução do polimetilmetacrilato dentro do corpo vertebral em diferentes graus de compressão da vértebra pode trazer respostas diferentes, quando submetidos a uma força de compressão.

A preparação do corpo para o ensaio é um passo importante como ressalta⁽¹³⁾, pois necessitamos diminuir as irregularidades do corpo vertebral para que a aplicação da carga seja feita de maneira uniforme sobre o mesmo. Utilizamos o polimetilmetacrilato para uso odontológico como recheio entre o corpo vertebral e os recipientes cilíndricos metálicos que receberiam a carga compressiva. Para garantir uma distribuição uniforme desse polimetilmetacrilato, desenvolvemos um dispositivo para manter a cimentação de forma homogênea, durante o processo de secagem do cimento.

Outra fase importante do nosso trabalho e que vale a pena ser discutida é a preparação do polimetilmetacrilato a ser injetado dentro do corpo vertebral. Diversos autores^(7,8,18,20), descreveram o cimento ósseo como uma substância que possui entre suas qualidades a facilidade do manuseio, ductilidade, elasticidade e resistência. Estas características tornaram o cimento ósseo muito utilizado nos procedimentos ortopédicos, principalmente, nas artroplastias.

Acreditamos que a utilização do cimento acrílico não seja também isenta de riscos para o organismo que o está recebendo e para a equipe que esta manuseando o polimetilmetacrilato afirma⁽⁴⁾ que a liberação de calor, durante o processo de polimerização do cimento ósseo, é capaz de causar danos aos tecidos em contato direto com ele, produzindo até necrose deste tecido. Além disso, destaca a liberação de vapores químicos e radicais livres que podem produzir danos hepáticos ao paciente e a equipe.

O uso do polimetilmetacrilato na coluna começou como substância capaz de substituir o corpo vertebral acometido por tumores vertebrais e para dar estabilidade imediata nas artrodeses posteriores em pacientes que possuíam instabilidade e nenhuma condição de remover enxertos ósseos. Salientam⁽²³⁾ que o uso do cimento ósseo desta forma não produz uma estabilidade duradoura e os riscos de problemas futuros são grandes e de difícil solução. Afirmam⁽³⁸⁾ , também após ensaios experimentais, que o cimento ósseo não deveria ser utilizado como enxerto ósseo, em locais de alta solicitação mecânica.

A forma de utilização do cimento ósseo, proposta por⁽¹⁵⁾ , possui uma diferença muito grande em relação àquelas que substituem o corpo vertebral por cilindros de polimetilmetacrilato, pois o corpo vertebral não é removido e o cimento acrílico é usado para reforçar as estruturas ósseas do corpo vertebral, aumentando, teoricamente, a resistência do mesmo.

O polimetilmetacrilato que utilizamos em nosso estudo foi o mesmo proposto pelo da marca Howmedica®, e é o mesmo utilizado nos procedimentos de artroplastia. Durante o processo de preparação, deixamos o cimento ósseo numa consistência pastosa, semelhante ao glacê de bolo, conforme o preconizado por diversos autores^{(10,21,24,33)}

O volume de polimetilmetacrilato injetado em nosso trabalho foi de 9 ml. Quanto a esse aspecto, não existe consenso na literatura, pois os autores citados no parágrafo anterior utilizaram volumes que variavam de 2 a 9 ml. Definiram⁽¹¹⁾ a técnica como a injeção percutânea de cimento ósseo no corpo vertebral acometido por uma afecção que diminui sua resistência e preconizaram o volume de polimetilmetacrilato a ser injetado de 2 a 9 ml.

Escolhemos a via transpedicular para injetarmos o cimento ósseo, pois, diferentemente da região cervical, em que o corpo vertebral fica mais próximo à pele, na região lombar, o acesso percutâneo pela via anterior pode produzir danos às estruturas anatômicas que rodeiam a coluna lombar. Perfuramos apenas um dos pedículos vertebrais e o canulamos com uma sonda naso gástrica até atingir o interior do corpo vertebral, garantindo, desta maneira, que o cimento ósseo atingisse esse local. Esta escolha está respaldada em trabalhos dos autores^(10,12).

O local de extravasamento do cimento ósseo é um parâmetro importante, para avaliarmos a segurança do procedimento vertebroplastia, pois, conforme o local de extravasamento do cimento acrílico através do corpo vertebral, podem ocorrer sérios danos às estruturas nervosas próximas. Essa lesão pode acontecer durante a polimerização do polimetilmetacrilato, que libera calor, ou após seu término, quando produz uma compressão das raízes nervosas ou da medula espinal⁽³⁵⁾.

Em nossos resultados, anotados nas (Tabela 1), não houve diferença estatística para a freqüência de distribuição do local de saída do cimento ósseo. Entretanto, vale salientar que apenas 6,67% das trinta vértebras injetadas com cimento ósseo não tiveram nenhum tipo de extravasamento e 26,66% das vértebras injetadas tiveram saída do polimetilmetacrilato para dentro do canal vertebral.

A análise destes dados nos permite inferir que a consistência do cimento ósseo a ser injetado deve ser um fator importante para o extravasamento, pois um volume de cimento acrílico numa consistência mais sólida diminui os riscos de sua saída através do corpo vertebral, apesar de dificultar a injeção do mesmo pela via transpedicular, quando comparado a um volume mais líquido de cimento ósseo. A consistência de glacê de bolo do cimento ósseo ainda permite o extravasamento através das fissuras ósseas que ocorrem após o ensaio de compressão do corpo vertebral íntegro. Concordamos com⁽¹⁰⁾ quando afirma que é por essas lesões na cortical do corpo vertebral que ocorre a saída do polimetilmetacrilato, durante o procedimento da vertebroplastia.

Estes achados nos ajudam a entender as complicações clínicas, tais como neurites e compressões radiculares ou medulares, encontradas nos trabalhos de revisões, após o procedimento de vertebroplastia^{(2,10,11,34,35)}. Portanto, acreditamos que as doenças que promovem destruição da cortical posterior do corpo vertebral detectáveis pela radiografia ou pela tomografia computadorizada constituem contra-indicação absoluta para a vertebroplastia.

A utilização do balão introduzido por via transpedicular até o corpo vertebral e, no seu interior, injeta-se o cimento ósseo, garantindo que o cimento não extravase para fora do corpo vertebral, está sendo preconizada nos últimos dois anos⁽³⁶⁾. Entretanto, o balão ainda não está disponível para venda na América Latina.

Finalmente, a utilização da fluoroscopia contínua, durante o ato de injeção do cimento ósseo dentro do corpo vertebral, associado ao uso do polimetilmetacrilato misturado com substâncias radiopacas, como o tantálio ou tungstênio, também é uma forma de prevenir extravasamentos e suas complicações⁽¹⁰⁾ .

A polimerização do polimetilmetacrilato é uma reação exotérmica, que resulta num aumento da temperatura que varia 40 até 90 graus Celsius nos tecidos próximo ao cimento^(4,20).

Em nosso estudo, medimos a temperatura do corpo vertebral, antes e após a injeção do cimento ósseo dentro do corpo vertebral. Para isto, colocamos dois sensores de temperatura junto à parede posterior do corpo vertebral, dentro do canal vertebral, um junto ao pedículo direito e outro ao esquerdo. Após a vertebroplastia, removemos o excesso de cimento, quando presente, de dentro do canal e medimos a temperatura junto ao pedículo direito, por onde foi injetado o cimento ósseo. No outro sensor, localizado do lado oposto, mensuramos a temperatura do pedículo por onde não houve injeção de cimento acrílico. Sabemos que a reação de polimerização demora um período de até 15 minutos. Por isso, em nosso estudo, monitoramos a temperatura durante todo esse período⁽¹⁸⁾.

Os resultados mostram que, em todas as vértebras testadas, houve uma diferença de temperatura estatisticamente significante entre o sensor localizado junto ao pedículo em que foi injetado o cimento acrílico e o outro sensor colocado junto ao pedículo oposto. No primeiro, a temperatura foi mais elevada que o do pedículo oposto. A diferença de temperatura entre os dois sensores, que variou em média de 1,35 a 2,66 º C (Tabelas 2 e 3).

Destacamos que a observação deste dado pode nos levar a pensar que o polimetilmetacrilato injetado na consistência de glacê de bolo não tem a capacidade de se distribuir por todo o corpo vertebral e, por isso, existe maior concentração do cimento ósseo próximo ao pedículo por onde ele foi injetado, contribuindo, assim, para o aumento da temperatura nesta região. Portanto, discordamos dos autores que, baseados em revisão de ensaios clínicos, acreditavam que o cimento acrílico se distribuísse pelo interior do corpo vertebral^(11,15). Recomendamos que para a distribuição ser mais homogênea, a vertebroplastia deve ser feita injetando cimento acrílico, através dos dois pedículos vertebrais.

Analisamos também o tempo que o corpo vertebral demora, em média, para atingir a sua temperatura máxima, após a injeção do cimento ósseo, (Tabela 3). Observamos que a temperatura máxima média detectada foi de 31,92 º C, em um tempo de médio 7,97 minutos. Esta temperatura média obtida reflete o quanto o corpo vertebral aumentou sua temperatura em relação à temperatura inicial, além disso, devemos nesse período ter mais cuidado com o doente, devido a liberação de substâncias tóxicas durante a polimerização do cimento acrílico. Este aumento de temperatura do corpo vertebral não é capaz de causar danos às estruturas anatômicas próximas do corpo vertebral. Entretanto, ela não reflete a temperatura real do tecido ósseo mais próximo do polimetilmetacrilato e nem do cimento acrílico que extravasou, mas sabemos que esta temperatura pode atingir até 90 graus Celsius⁽⁴⁾.

Acreditamos que a temperatura elevada durante a polimerização do cimento ósseo seja um dos fatores responsáveis pelo alívio da dor e não somente pela estabilidade mecânica conseguida pela presença do cimento acrílico injetado dentro do corpo vertebral, conforme foi relatado em diversos ensaios clínicos^(9,14,15,22). De acordo com o trabalho de⁽⁴⁾ , a temperatura elevada produz necrose dos tecidos que estão imediatamente ao redor do polimetilmetacrilato inclusive das terminações nervosas responsáveis pelo estímulo da dor, o que corrobora nossa posição.

Quando correlacionamos o grau de deformação das vértebras íntegras dos grupos A e B em relação ao ensaio inicial, isto é, sem a vertebroplastia, verificamos, em nossos resultados (Tabelas 6, ⁷ e 8), que houve uma diferença estatística significante entre os dois grupos. As vértebras do grupo A sofreram uma deformação média de 23,34% em relação à vértebra íntegra, enquanto que, as do grupo B sofreram uma deformação média de 9,37%. Desta maneira, asseguramos que a vertebroplastia fosse realizada em diferentes graus de compressão.

Os autores^(1,28,29) destacaram, em seus trabalhos, a importância da massa óssea na resistência do corpo vertebral para este suportar as cargas fisiológicas. Entretanto, existem doenças, como os tumores líticos, hemangiomas e osteoporose acentuada, que diminuem a resistência natural do corpo vertebral. A utilização do cimento ósseo para aumentar a resistência do osso, como foi sugerido^(5,11), não nos parece ser uma afirmação absolutamente verdadeira, devido aos resultados obtidos em nosso trabalho. Observamos que as vértebras do grupo A que receberam a injeção do polimetilmetacrilato, após a compressão total, apresentaram menor resistência do que a vértebra íntegra. Entendemos que, do ponto de vista da vertebroplastia a resistência apresentada por esse corpo vertebral a carga compressiva, depende do grau de achatamento que a vértebra se encontra.

Os resultados da medida da rigidez, que obtivemos nos ensaios biomecânicos do grupo A, (Tabelas 4 e 5), mostram que existe uma diferença estatística entre a rigidez da vértebra íntegra e após a vertebroplastia. Isto significa que a introdução do cimento ósseo não contribuiu para restaurar a resistência do corpo vertebral, quando submetido a carga de compressão, pois a resistência do corpo vertebral, após a vertebroplastia, foi aproximadamente 66,10% menor do que a vértebra íntegra.

No grupo B, observamos comportamento biomecânico diferente. Não havendo diferença estatística entre as médias de rigidez da vértebra íntegra e após a vertebroplastia. Comprovamos que o polimetilmetacrilato ajudou manter a resistência do corpo vertebral a uma carga compressiva próximo ao da vértebra íntegra.

A comparação da variação da rigidez entre os grupos A e B demonstra que houve uma diferença estatística significante entre eles. Portanto, o grupo B apresentou uma variação menor da rigidez, possuindo um comportamento mais uniforme do que o grupo A.

Outro dado importante que obtivemos em nosso estudo biomecânico diz respeito à variação percentual da altura inicial da vértebra até o primeiro pico do ensaio de compressão dos grupos A e B, (Tabela 8). Notamos que a percentagem de perda da altura inicial do grupo A (10,57%), foi estatisticamente significante em relação ao B (5,29%), significando que as vértebras do grupo sofreram deformação maior quando submetidas à mesma carga compressiva.

Todos estes achados demonstram que a vertebroplastia, quando indicada antes de as vértebras estarem completamente achatadas, grupo B, pode contribuir para manter a resistência do corpo vertebral, sem, no entanto, ser capaz de se equivaler a resistência da vértebra íntegra.

A vertebroplastia é uma técnica válida para o tratamento das doenças que diminuem a resistência do corpo vertebral, quando indicadas em vértebras não muito achatadas, e respeitando-se os critérios clínicos de indicação do método. Entretanto, precisamos melhorar a segurança do método para diminuirmos os riscos de danos às estruturas nervosas. Para isso, citamos o uso do balão para impedir extravasamento^(16,36). E o emprego de cimentos acrílicos que liberam menor quantidade de calor e com capacidade de integrar-se ao osso sem perder a resistência imediata do polimetilmetacrilato convencional^(5,6), são medidas mais recentemente introduzidas que, em curto espaço de tempo, irão trazer benefícios à utilização da vertebroplastia de maneira mais segura.

CONCLUSÕES

1) A vertebroplastia é uma técnica que pode provocar riscos às estruturas anatômicas próximas ao corpo vertebral, devido à possibilidade de extravasamento do polimetilmetacrilato.

2) Não havendo extravasamento a temperatura observada na cortical posterior do corpo vertebral, após a vertebroplastia, não atinge valores considerados lesivos às estruturas anatômicas dentro do canal vertebral.

3) A resistência biomecânica após a vertebroplastia, depende da quantidade de achatamento observado no corpo vertebral. As vértebras que tiveram achatamento inicial menor, quando foram submetidas a vertebroplastia apresentaram resistência biomecânica maior do que aquelas com deformação inicial maior.

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Trabalho recebido em 04/07/2001. Aprovado em 27/11/2001

*Trabalho realizado no Laboratório de Biomecânica (LIM-41) do IOT - HC - FMUSP

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  21 Set 2005
• Data do Fascículo
  Mar 2002

Histórico

• Recebido
  04 Jul 2001
• Aceito
  27 Nov 2001