Estabilização da artrodese da articulação tarsometatársica: estudo biomecânico

Resumos

INTRODUCTION: Tarsometatarsal arthrodeses are an effective therapeutic alternative for treating symptomatic osteoarthroses of the Lisfranc joint. Stabilization methods available include: Kirschner's wires, cortical screws, plates and screws and staples. The stability provided and the surgical technique employed with each material is discussed in literature. PURPOSE: To compare compression forces and biomechanical stability of tarsometatarsal joint fixation with cortical screws and staples. CASE SERIES AND METHOD: Ten fresh male cadavers with ages ranging from 35 to 49 years were selected and submitted to bilateral dissection of the cuboidal and 4th metatarsal bones, with joint surfaces decortification and fixation with cortical screw - Cortical Screw 3.5mm Impol, and Uni-clip® Staple 2.0 NewDeal. RESULTS: All the 20 biomechanical assays were completed. The statistical analysis of the methods using staples vs. cortical screw concerning accrued energy until reaching the assay's peak force p= 0.047, and the accrued energy until the completion of the assay p= 0.047 showed a significant difference. CONCLUSION: Load peaks supported by staples and cortical screws are significantly reduced with age. Superior force values are found for staples in osteoporotic bones. The accrued energy on graphs' work areas in assays with staples is shown to be statistically superior to cortical screws' values.

Foot joints; Arthrodesis; Internal fixators; Biomechanics

ARTIGO ORIGINAL

Estabilização da artrodese da articulação tarsometatársica: estudo biomecânico

Túlio Diniz Fernandes^I; Alexandre Leme Godoy dos Santos^II; Marcos de Andrade Corsato^III; Marcos Hideyo Sakaki^IV; Rafael Trevisan Ortiz^III; Marcelo Pires Prado^V

^IProfessor Assistente, Doutor do Departamento de Ortopedia e Traumatologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - FMUSP

^IIMédico Preceptor do Instituto de Ortopedia e Traumatologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - FMUSP

^IIIMédico Assistente do Grupo de Pé e Tornozelo do Instituto de Ortopedia e Traumatologia do Hospital das Clinicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - FMUSP

^IVMédico Assistente do Grupo de Pé e Tornozelo e Supervisor do Grupo de Trauma do Instituto de Ortopedia e Traumatologia do Hospital das Clinicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - FMUSP

^VMédico Colaborador do Instituto de Ortopedia e Traumatologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - IOT/HC/FMUSP

^{Endereço para correspondências}

RESUMO

INTRODUÇAO: As artrodeses tarsometatársicas sao opçao terapeutica efetiva no tratamento das osteoartroses sintomaticas da articulacao de Lisfranc. Os métodos de estabilizaçao disponíveis sao: Fios de Kirschner, Parafusos Corticais, Placas e parafusos e Agrafe. A estabilidade oferecida e a técnica cirúrgica utilizada para cada material é discutida na literatura.

OBJETIVO: Comparar a força de compressão e a estabilidade biomecânica da fixação da articulação tarsometatársica com Parafusos Corticais e com Agrafe.

CASUISTICA E MÉTODO: Selecionados 10 cadáveres frescos, do genero masculino, idade variando de 35 a 49 anos, foram submetidas a dissecçao do cúboide e do 4° metatarso bilateralmente, decorticadas as superfícies articulares e realizada fixação com parafuso cortical – Cortical Screw 3.5mm Impol, e Agrafe - Uni-clip^® Staple 2.0 NewDeal.

RESULTADOS: Os 20 ensaios biomecânicos foram completados. A analise estatística dos métodos agrafe vs parafuso cortical, em relação a energia acumulada até atingir o pico de força do ensaio p= 0.047, e a energia acumulada até o final do ensaio p= 0.047 apresentaram diferença significativa.

CONCLUSÃO: Os picos de carga suportados pelas estabilizaçoes com agrafe e com parafuso cortical decrescem, significativamente, com a idade. Observa-se valores de força superiores para o agrafe em ossos osteoporóticos. A energia acumulada na area de trabalho dos graficos nos ensaios com o agrafe, mostram-se estatisticamente superiores aos valores para os Parafusos Corticais.

Descritores: Articulações do pé, Artrodese. Fixadores interno. Biomecânica.

INTRODUÇÃO:

As lesões da articulação tarsometatársica - Lisfranc - afetam 55.000 pessoas por ano nos Estados Unidos⁽¹⁾. Na avaliação radiográfica inicial, apenas 40% das lesões são diagnosticadas, devido às subluxações, reduções espontâneas e lesões ligamentares isoladas sem acometimento^(2,3).

Os princípios de tratamento são: diagnóstico precoce, redução articular anatômica e fixação óssea estável; minimizando danos adicionais aos tecidos moles e à cartilagem articular⁽⁴⁾.

São lesões complexas que apresentam elevado percentual de evolução para quadro de osteoartrose sintomática, dor e déficit funcional, o que representa importante causa de morbidade no médiopé^(5,6). A manipulação terapêutica dessas complicações inclui modificação de calçado, uso de órteses e procedimentos cirúrgicos, principalmente as artrodeses tarso-metatársicas^(7-9).

Há vários métodos de fixação disponíveis para execução da artrodese tarso-metatársica, como os fios de Kirschner, Parafusos Corticais, Placas e parafusos e Agrafe.

Os fios de Kirschner apresentam técnica de implantação fácil e pequena necessidade de manipulação de tecidos moles, porém mostram elevados índices de falha⁽¹⁰⁾.

Os Parafusos Corticais oferecem fixação estável com significativa compressão, através da articulação, mas têm técnica de implantação elaborada, que permite pequena margem de erro^(10,11).

As Placas e parafusos dorsais são fixações estáveis e rígidas, que proporcionam compressão, necessitam de considerável manipulação de tecidos moles para sua implantação e freqüentemente requerem a retirada do material de síntese no seguimento pós-operatório⁽¹¹⁾.

O Agrafe é material de fixação estável e rígida, conferindo compressão importante. A técnica de implante requer treinamento prévio, porém com acesso cirúrgico e posicionamento, no intra-operatório, bastante reprodutíveis.

O objetivo do estudo é comparar a força de compressão e a estabilidade biomecânica de fixação da articulação tarsometatársica com Parafusos Corticais e com Agrafe.

CASUÍSTICA E MÉTODO:

Cadáveres frescos, no Serviço de Verificação de Óbito do HC-FMUSP, do sexo masculino, com idade variando de 35 a 49 anos, sem história de lesão ou patologia prévia do pé e tornozelo. Foram submetidos à abordagem cirúrgica do médiopé, através de incisão longitudinal na face dorsal sobre o 4⁰ e 5⁰ raios. Procedido, então, inventário anatômico das condições de ligamentares e ósseas do cúboide, 4⁰ e 5⁰ metatarsianos e todo o complexo ligamentar que estabiliza esses três ossos.

Foram selecionados 10 cadáveres, nos quais dissecaram-se cirurgicamente o cúboide e o 4⁰ metatarso dos pés direito e esquerdo, sendo ressecadas todas as estruturas capsulares e ligamentares. Essas peças ficaram conservadas em ambiente controlado de –10°C em refrigerador - marca Continental - por 30 dias.

Técnica:

Os 10 pares de peças foram submetidos à decorticação das superfícies articulares proximal do 4° metatarso e distal do cúboide, com auxílio de formão e martelo. Em seguida, as articulações foram reduzidas e observou-se a justaposição das superfícies remanescentes e adequada congruência das mesmas. (Figuras 1 e 2).

O material utilizado para fixação foi Parafuso Cortical – Cortical Screw 3.5mm Impol – e Agraf - Uni-clip^® Staple 2.0 NewDeal.

A fixação com Agrafe foi realizada com auxílio do instrumental específico, na face dorsal da articulação.

A fixação com Parafuso Cortical foi feita com instrumental específico, através de entrada pela cortical dorsal da base do 4° metatarsiano, e com angulação de 30° graus em sentido plantar em direção ao cúboide – semelhante ao procedimento cirúrgico clássico.

Todos os procedimentos cirúrgicos foram realizados pelo mesmo cirurgião; o inventário anatômico e a verificação da redução, justaposição das superfícies e adequada congruência das mesmas foram avaliadas por três cirurgiões distintos no ato operatório.

Após a fixação, as peças foram preparadas para o ensaio biomecânico, sendo cimentadas as extremidades proximal do cúboide e distal do 4° metatarsiano, para acoplamento na máquina de teste. (Figura 3).

A máquina utilizada foi o aparelho universal de ensaios mecânicos Kratos^® 5002 modelo dotado de célula de carga – dinamômetro – de 100Kgf ( 9.810N ), medida em escala de 50 Kgf ( 4.905N ), iniciando o teste com 0N e velocidade de 20mm/min, até a falha do material de síntese ou do osso, sendo medido o pico de resistência em força na unidade Newton. (Figuras 4 e 5).

Análise estatística dos resultados:

A avaliação dos resultados foi realizada através de "Prism test" e "Wilcoxon matched pairs test", Regressão Linear e "Mann-Whitney Pareado" quanto à força de resistência biomecânica da fixação, com nível de significância p< 0.05.

RESULTADOS:

A média de idade dos cadáveres doadores foi de 41,1 anos, variando de 35 a 49 anos, todos do gênero masculino. Os 20 ensaios biomecânicos foram completados.

Os picos de resistência medidos em força N, para os Agrafes e para os Parafusos Corticais.(Tabela 1)

Observa-se que a media de forca máxima atingida pelo Agrafe é maior que aquela medida para o Parafuso Cortical e a força mínima medida para o Parafuso cortical é menor que a do Agrafe. (Tabela 2)

Os gráficos comparativos dos métodos de síntese versus a idade da peça mostram evidente associação da força de resistência do material de síntese com a faixa etária. Observam-se valores de força superiores para o Agrafe, em ossos osteoporóticos. (Tabelas 3 e 4).

Na leitura estatística dos valores da área de trabalho dos gráficos dos ensaios (Tabela 5), nota-se superioridade para o Agrafe, em todos os parâmetros analisados, quais sejam: força máxima, deformação máxima, energia aferida até atingir o pico de força e energia total do ensaio; com diferença estatisticamente significativa nas duas últimas medidas.

DISCUSSÃO:

O método ideal para fixação das artrodeses do complexo articular de Lisfranc deve idealmente prover estabilidade, com alta capacidade de compressão e mínima agressão cirúrgica^(2,5).

A estabilização com fios de Kirshner, apesar de ser de execução mais fácil, não promove adequada compressão, e o uso de placas e parafusos tem como desvantagem a grande agressão cirúrgica e, em alguns pacientes desconforto no pós operatório, com a indicação de remoção do material de síntese, após a consolidação do procedimento^(8,11).

Atualmente, o método de escolha da maioria dos autores recai sobre os parafusos corticais que, introduzidos percutaneamente, garantem ótima estabilidade e compressão, com agressão cirúrgica limitada. Este método, no entanto, tem como desvantagem o difícil posicionamento do parafuso, que necessita de um ângulo de entrada muito agudo, com a conseqüente possibilidade de fratura e concentração de estresse mecânico na cortical óssea, sobre a qual se apóia a cabeça do parafuso. A conseqüência desta complicação é a perda da correção, da estabilização, e a dificuldade de correção secundária⁽¹⁰⁾.

A opção do uso de agrafes de compressão também permite a compressão no foco da artrodese, ótima estabilidade e agressão cirúrgica limitada. Além disso, a introdução das hastes do agrafe, perpendicularmente ao osso, promove maior área de apoio deste comparando-se ao parafuso.

O objetivo deste estudo é comparar a estabilidade oferecida pela fixação com parafuso cortical e com os agrafes de compressão na fixação da artrodese do complexo de Lisfranc, através de ensaios mecânicos de tração.

Críticas a esse tipo de ensaio incluem a utilização de cargas não fisiológicas aplicadas à montagem e ao fato de haver a possibilidade de ocorrer deformação no agrafe, durante os testes mecânicos.

Os resultados observados mostram que a resistência da montagem com o agrafe foi maior em relação à resistência da montagem com o parafuso em todos os ensaios, apesar de não constatar diferença significativa do ponto de vista estatístico.

Em dois testes, o pico de carga suportado pela montagem foi muito abaixo, comparativamente a todos os outros testes. Este fato foi interpretado como uma situação de diminuição da resistência óssea no material utilizado, provavelmente relacionado à osteoporose ou à presença de doença sistêmica.

Nessas amostras, o resultado da montagem com agrafe foi muito superior à suportada pela montagem com o parafuso cortical, indicando que, em pacientes com baixo estoque ósseo, ou osso de má qualidade, o uso do agrafe tem grande vantagem sobre a fixação com parafuso.

Resta, ainda, a necessidade de realizar estudos comparativos clínicos para a confirmação destes achados experimentais.

CONCLUSÃO:

A media dos picos de carga suportada pela fixação com Agrafe é superior à fixação com parafuso cortical, embora não tenha atingido significância estatística.

Os picos de carga suportados pelas fixações com Agrafe, com parafuso cortical, decrescem, significativamente, com a idade. Contudo, observam-se valores de forças superiores para o Agrafe em ossos osteoporóticos.

A energia acumulada até atingir a força máxima, assim como a energia total acumulada nos ensaios com o Agrafe, mostra-se estatisticamente superior aos valores para os Parafusos Corticais.

O Agrafe mostra-se eficiente, estável e tecnicamente reprodutível, como método de fixação para artrodese de Lisfranc.

Trabalho recebido em 03/04/07

aprovado em 05/07/07

Trabalho realizado no Instituto de Ortopedia e Traumatologia do HC/FMUSP.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  05 Maio 2008
• Data do Fascículo
  2008

Histórico

• Recebido
  03 Abr 2007
• Aceito
  05 Jul 2007