DIMENSIONAL ANALYSIS OF TOTAL HIP ARTHROPLASTY POLYETHYLENES

a Universidade Federal de Ciências de Saúde de Porto Alegre, Porto Alegre, RS, Brasil
b Serviço de Ortopedia e Traumatologia, Complexo Hospitalar da Santa Casa de Porto Alegre, Porto Alegre, RS, Brasil
c Laboratório de Metalurgia Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil

A cirurgia do quadril continua a enfrentar desafios constantes pelo aumento do volume de pacientes e dos custos e pelas controvérsias a respeito da confiabilidade e do desempenho dos implantes.1,2 A artroplastia total do quadril tem sido indicada cada vez mais em pacientes mais jovens e ativos. Os resultados da artroplastia do quadril mostraram-se excelentes em pacientes mais idosos. Entretanto, em pacientes mais jovens (< 40 anos), as taxas de falha encontram-se entre 21% a 28% em cinco anos.3-7 A combinação clássica de metal articulado com polietileno de ultra-alto peso molecular continua sendo a mais amplamente usada1 e continuará sendo ainda por muitos anos com o advento do polietileno crosslinked.

A superfície metal-polietileno é barata, permite a imediata descarga de peso e os cirurgiões têm ampla experiência com o método e o acetábulo atual. Como desvantagens, o cimento envelhece e se desintegra sucessivamente. Schulte et al.,8 Keener et al.,9 Callaghan et al.10 e Buckwalter et al.11 apresentam de 69% a 90% de bons resultados com a prótese de Charnley em 20 a 30 anos de seguimento. Wroblewski et al.12 reportam um período ainda maior de seguimento (30 a 40 anos) da prótese de Charnley com 90% de bons resultados.

O desgaste do polietileno é o maior obstáculo na longevidade das próteses. Pacientes jovens e ativos, principalmente abaixo de 55 anos, do sexo masculino são os que apresentam maior risco para o desgaste acelerado.1 A espessura do polietileno tem sido reportada como sendo um dos fatores que causam seu desgaste. Conforme Bartel et al.,13 os estresses são aumentados no polietileno se sua espessura for menor do que 5mm,o que leva a umrisco inaceitável de desgaste prematuro. Portanto, essa espessura crítica deve ser prevista para evitar desgastes intensos e, por isso, um dimensionamento preciso deve ser feito no momento da fabricação dos implantes. O objetivo do presente estudo é fazer uma análise dimensional de diferentes acetábulos de 50mm de próteses cimentadas e não cimentadas, nacionais e importados.

Materiais e métodos

A presente pesquisa faz uma avaliação dimensional de acetábulos encontrados no mercado nacional e envolve 11 componentes nacionais e importados, das mais diversas marcas e dos mais diversos modelos (cimentados e não cimentados), denominados a partir de então por seus fabricantes como A, B, C etc., por questões éticas e legais. Consideraramse para padronizar a pesquisa apenas os acetábulos de 50mm e destinados às cabeças femorais de 28mm.

Todos os acetábulos foram mensurados no Laboratório de Metalurgia Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Lamef/UFRGS), credenciado pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) e que faz as análises para a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa). As análises dimensionais foram feitas em um equipamento tridimensional robótico de medição por coordenadas marca Carl-Zeiss modelo Vista (fig. 1). A menor espessura do polietileno de cada peça foi medida por essa forma. Nesse caso, devemos lembrar que os polietilenos apresentam sulcos e flanges, o que não representa sua real medida de espessura, e por isso a necessidade de um sistema 3D para localizar o ponto de menor espessura. Cada acetábulo foi analisado individualmente. As medidas externas obtidas (diâmetro do espaço para a cabeça femoral e máximo do acetábulo como um todo) foram posteriormente comparadas com as medidas feitas por paquímetros de precisão, com média de três medições.

Figura 1 - Equipamento Carl-Zeiss usado para fazer as
medidas, (a) em vista geral e (b) focalizado.

Resultados

A tabela 1 apresenta os resultados obtidos para os diferentes fabricantes em relação aos componentes cimentados e não cimentados. A espessura mínima do polietileno foi garantida em todos os componentes testados. Entretanto, quando se consideram os diferentes acetábulos, observam-se grandes variações. A espessura do acetábulo cimentado nacional variou de 19,185mm a 25,358mm (média de 22,593 mm), enquanto a do importado variou de 21,058mm a 23,143mm (média de 22,053 mm). A espessura do acetábulo não cimentado nacional variou de 15,444mm a 19,232mm (média de 17,338 mm), enquanto a do não cimentado importado variou de 12,451mm a 18,929mm (média de 15,245 mm). Considerando-se todos os acetábulos, a espessura média dos acetábulos cimentados foi de 22,323mm, enquanto a dos não cimentados foi de 16,082mm. Portanto, a espessura foi em média 27,96% menor nos acetábulos não cimentados.

Em relação à cavidade acetabular do polietileno que recebe a cabeça femoral, todos os diâmetros internos apresentam pelo menos 28mm. A cavidade mais justa foi a de uma prótese

importada não cimentada (28,062 mm), enquanto a de maior folga foi a deumacetábulo cimentado importado (28,439 mm).

Em relação ao diâmetro externo máximo do polietileno, apenas um acetábulo nacional cimentado atingiu os 50mm de diâmetro (50,032mm) e foram encontrados até 43,100mm no menor diâmetro em uma prótese não cimentada importada. O diâmetro do acetábulo cimentado nacional variou de 49,668mm a 50,032mm (média de 49,864 mm), enquanto o acetábulo cimentado importado variou de 47,713mm a 49,733mm (média de 49,010 mm). O diâmetro do acetábulo não cimentado nacional variou de 45,330mm a 47,919mm (média de 46,624 mm), enquanto no acetábulo não cimentado importado o diâmetro variou de 43,100 a 45,938mm(média de 44,938 mm).

Discussão

Huo et al.2 relatam que as taxas de desgaste de polietilenos crosslinked encontradas para cabeças 28mme 32mmnão diferem e que esse fato é importante porque cabeças maiores têm sido usadas para melhorar o desempenho clínico dos implantes e reduzir o risco de luxação. Apesar de haver diferenças nítidas no dimensionamento das peças, temos de levar em conta que nem todos os polietilenos são fabricados com crosslink e que, mesmo que fossem, diferentes graus de radiação podem introduzir diferentes resistências. Entretanto, esse fato não foi avaliado no presente trabalho. A intenção era avaliar suas características dimensionais, como forma de se considerar a compatibilidade desses elementos.

Bartel et al.13 mostraram que uma espessura mínima de 5mm é necessária para evitar desgastes excessivos. Tentamos avaliar esse fator na presente pesquisa e todos os acetábulos foram medidos acima desse valor. Charnley, nos seus primeiros trabalhos, concluiu que o desgaste do acetábulo convencional é de 0,1mm/ano. Glyn-Jones et al.14 analisaram o desgaste do polietileno em 54 próteses totais e observaram que o polietileno crosslink gastou 0,06mm/ano e acharam o mesmo valor encontrado por Charnley para o acetábulo convencional. McCalden et al.15 observaram valores ainda menores em um estudo prospectivo randomizado para polietilenos convencionais e crosslink, 0,05mm/ano e 0,003mm/ano, respectivamente. Resultados semelhantes foram vistos por Thomas et al.,16 0,005mm/ano para o polietileno crosslink e 0,037 para o convencional.Woolson e Murphy17 e Gaffey et al.18 avaliaram pacientes com próteses do tipo Harris-Galante e observaram desgaste de 0,14 a 0,15mm/ano. Stilling et al.,19 Kampa et al.,20 Mutimer et al.,21 Datir e Angus,22 e Emms et al.23 avaliaram próteses não cimentadas e concluíram que o desgaste do polietileno variou de 0,12 a 0,28mm/ano. Witte et al.24 avaliaram a prótese de Spotorno e observaram 0,31mm/ano. Mais recentemente, Kurtz et al.25 fizeram uma revisão sistemática da literatura e concluíram que o polietileno crosslink apresenta um desgaste médio de 0,042mm/ano e o convencional 0,137mm/ano. Caton e Prudhon26 revisaram recentemente a prótese de Charnley em um longo seguimento e concluíram o que o próprio Charnley já havia demonstrado, um desgaste médio de 0,1mm/ano. Clement et al.,27 após extensa revisão da literatura, concluíram que não existem evidências na literatura de que o acetábulo não cimentado apresente melhores resultados do que o cimentado. Ao analisar todas as idades e indicações, concluíram que o acetábulo cimentado continua sendo o gold-standart. Em relação a novos materiais, Gottliebsen et al.28 analisaram artroplastias não cimentadas com e sem hidroxiapatita e concluíram que a hidroxiapatita gastou mais, 0,18mm/ano, contra 0,12mm/ano. Dahl et al.29 compararam próteses cimentadas com cabeça cerâmica e com cromocobalto e observaram que a primeira gastou 0,05mm/ano e a segunda 0,1mm/ano. Os polietilenos não cimentados, portanto, apresentam maior desgaste, fato esse que pode estar relacionado à sua menor espessura, observada na presente pesquisa.

Além disso, o dimensionamento também é importante no momentoemque trocamosumcomponente femoral e colocamos uma cabeça nova. Será que essa teria realmente o mesmo diâmetro da anterior e, assim, encaixar-se-ia perfeitamente sem gerar atrito e partículas ou, ainda, um acetábulo de diâmetro de 50mm, por exemplo, de uma empresa é igual ao de 50mm de outra? A pesquisa mostra que nem todas as cabeças são compatíveis, pois, apesar de estarem ao redor de seu valor desejado em projeto, esse espaço apresenta uma mínima variação, que já poderia ser suficiente para que não ocorra o encaixe perfeito entre diferentes marcas. Da mesma forma, para os componentes cimentados, observou-se que nem todos os maiores diâmetros (50mm) são realmente o que se propõem. Schwartsmann et al.,30 em um estudo semelhante, mas para polietilenos de artroplastias de joelho, já haviam observado que a espessura do polietileno não é informada corretamente pelos fabricantes. Os autores constataram que todas as medidas encontradas estavam abaixo das especificações de cada um dos fabricantes e que os polímeros importados não foram superiores aos nacionais quanto à espessura. Resultados similares foramobservados na presente pesquisa, mas para os acetábulos.

No caso de componentes não cimentados, trabalhos futuros devem considerar o acetábulo na cúpula metálica no momento de se medirem os maiores diâmetros. O fato é que as espessuras desses polietilenos são inferiores às dos componentes cimentados, o que pode explicar a maior osteólise nas artroplastias não cimentadas. Mall et al.31 analisaram polietileno crosslink e polietileno convencional e, após seguimento de cinco anos, encontraram osteólise em apenas 2% no primeiro tipo e 24% no segundo.

Lembramos que não estamos discutindo neste trabalho a qualidade dos implantes, fato que pode justificar a menor espessura em geral nos componentes importados (polietilenos de melhor qualidade?; apenas por economia no processo de fabricação?). Entretanto, os espaços destinados para articulação das cabeças femorais parece apresentar uma maior padronização, com menores discrepâncias, ainda que incompatíveis entre as marcas e modelos.

Conclusão

A análise dimensional dos acetábulos disponíveis no mercado brasileiro aponta grandes diferenças entre marcas e modelos. As medidas de um acetábulo de 50mm foram raras vezes encontradas, tanto em polietilenos cimentados como em não cimentados, nacionais ou importados. Os acetábulos não cimentados têm espessura menor, em torno de 27,96%. O diâmetro do acetábulo não cimentado também foi menor do que o dos cimentados, mas à custa de sua necessidade de inserção no metal-back.

Novas pesquisas são necessárias para averiguar todas as marcas, todos os tamanhos e modelos e ainda se há diferenças entre lotes de uma mesma empresa. Não foi analisada a qualidade dos implantes na presente pesquisa ou seu nível de crosslink.

Conflitos de interesse

Os autores declaram não haver conflitos de interesse.

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