O tratamento das fraturas diafisárias dos ossos longos, principalmente as dos membros inferiores, é predominantemente cirúrgico, através da osteossíntese. As principais opções são fixação com placas, fixação externa e encavilhamento intramedular.
O uso de placas se tornou a principal opção nos anos 60 e 70, sob a influência da placa de Müller, que alcançava resultados impressionantes em fraturas difíceis, as quais eram até então tratadas conservadoramente em sua maioria. A despeito dos bons resultados, algumas vezes ocorriam complicações, tais como infecção, quebra e afrouxamento dos implantes e pseudartrose, que eventualmente terminavam em verdadeiros desastres.
Devido a esses problemas, o uso da placa atualmente está limitado às fraturas fechadas dos ossos longos nos extremos da região diafisária, quando as condições de partes moles são boas (Rüedi). Para a porção média da diáfise, a placa pode ser usada como placa-ponte, em casos de cominuição, sendo esta uma fixação elástica, que estimula a formação de calo ósseo. A placa age aqui como um tutor e não para produzir compressão interfragmentária.
A fixação externa é usada principalmente em casos de fraturas expostas graves ou acentuada cominuição. Nestes casos, os problemas relativos à rigidez articular, união retardada, infecção no trajeto dos pinos e o aspecto estético, fazem a opção da fixação externa questionável.
A fixação intramedular, que foi popularizada por Küntscher, tem ganho cada vez mais espaço nos (últimos anos e se constitui na opção mais aceitável atualmente no tratamento das fraturas diafisárias dos ossos longos. A possibilidade de travamento ampliou as indicações da haste, tornando possível tratar praticamente todas as fraturas diafisárias por este método. As hastes travadas disponíveis no mercado requerem o uso de intensificador de imagem, com conseqüente exposição do paciente e da equipe aos raios X. Os preços desses equipamentos são elevados e requerem infra-estrutura hospitalar sofisticada para o seu uso.
Esta situação motivou o desenvolvimento, na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da USP, de um sistema de haste bloqueada para o fêmur, inspirado em duas premissas: a) ter baixo custo; b) não necessitar de equipamento hospitalar complementar sofisticado, como intensificador de imagem, mesa ortopédica, fresas e motores canulados (3,4) .
Este sistema foi denominado FMRP (Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto), tendo sido testado em laboratório e usado clinicamente em vários centros com resultados encorajadores (Paschoal, 1989). Apesar disso, ainda permanecem questões relacionadas à resistência mecânica do sistema, o que pode ser crítico quando ele é usado em fraturas cominutivas e em pacientes de elevada massa corporal.
Para estudar esses aspectos, foi eleito um sistema aceito mundialmente para servir de comparação, que é o sistema AO-ASIF de haste universal para o fêmur. Krettek (2) desenvolveu um modelo para testar hastes AO, que foi em grande parte utilizado neste trabalho.
O objetivo deste trabalho é, portanto, comparar o comportamento mecânico de hastes AO-ASIF e FMRP. Nesta primeira parte, analisamos as hastes isoladamente. Numa segunda parte, avaliamos o comportamento in vitro dessas hastes implantadas em pares de femures humanos.
MATERIAL E MÉTODOS
1. Descrição do sistema de haste travada FMRP
A haste FMRP é semelhante a uma haste clássica de Küntscher. As perfurações para travamento são colocadas opostas à fenda da haste, sendo duas proximais e numa inclinação de 60 graus e dez distais, que permitem inclinação do parafuso na perfuração em um arco de 60 graus ao longo da fenda da haste. A parede da haste tem espessura de 2,0mm ao invés do 1,2mm da haste clássica de Küntscher (fig. 1).
Os parafusos são semelhantes aos parafusos corticais AOASIF 4,5mm de talo liso, comumente usados com as placas LC-DCP. São auto-atarrachantes, sendo desnecessário o uso de macho.
O travamento proximal é feito inserindo dois parafusos com auxílio de um guia proximal, que é conectado ao extremo cranial da haste.
O travamento distal é feito conectando-se um guia distal no guia proximal, o qual orienta o local onde fazer um furo no córtex lateral do fêmur, na altura de um dos furos mais distais da haste, na altura da região metaepifisária. Este orifício serve de guia para a remoção de um cilindro ósseo de 15cm de diâmetro da cortical lateral com o auxílio de uma trefina especial. Curetagem adicional do fundo do defeito criado revela a localização da haste dentro do canal medular.
Observando a haste dentro do canal e a posição do guia proximal conectado à haste, faz-se uma perfuração a cerca de 5cm cranialmente ao defeito, passando por ambas as corticais e por um dos orifícios da haste, onde se coloca um parafuso de tamanho adequado. O cilindro ósseo é então reposto em seu local original através de parafuso que passa através dele, da haste, e de perfuração na cortical medial, provendo travamento distal adicional e ocluindo o defeito.
2. Descrição da máquina universal de testes
Os testes foram feitos em uma máquina universal de testes (Zwick-Ulm-Eisingen, Alemanha), tipo 1445, que permite medidas em esforços de tração, compressão e torção, com cargas de 40 a 10.000N. Classe 1 segundo DIN 51221, Parte 1, BS1610 grau A ( 100% até 0,4% da força nominal) e classe 0,5 (100% até 2% da força nominal). Deslocamento transversal de 0,2 até 400mm/min. Transdutor de deslocamento transversal: fonte pulsátil optoeletrônica com resolução de 0,0lmm. Transdutor de torção de 0-20Nm com margem de erro de 1% para valores na faixa de 100% a 2% do momento nominal de torção (segundo DIN 50014). Display processor (DYP) com freqüência de sensibilidade de 300Hz. Suportado por computador pessoal 80386-SX com co-processador aritmético (fig. 2).
3. Análise das hastes isoladas
Foram utilizadas hastes AO-ASIF femorais universais de diâmetro de 12mm e hastes FMRP, também de 12mm. Testes de vergamento (flexão) e torção foram realizados.
3.1 - TESTES DE FLEXÃO
3.1.1 - Testes de flexão na porção média da haste (porção não perfurada)
Testes de flexão (vergamento) foram feitos usando um sistema de flexão em quatro pontos, com a haste suportada por dois fulcros a 114mm de distância entre si. As forças de flexão foram aplicadas eqüidistante dos fulcros em dois pontos separados 38mm entre si. Neste teste a região estudada da haste foi a porção média, distante dos orifícios de travamento (fig. 3).
As hastes foram testadas. primeiro com suas fendas voltadas para a face de tensão (lado voltado para os fulcros), então com as fendas voltadas para a face de compressão (lado oposto ao primeiro) e, por fim, com as fendas voltadas para uma posição intermediária entre as duas primeiras.
Uma pré-carga de 50N era aplicada e os testes feitos até o limite de 2200N, quando a fase de descarregamento era iniciada. A velocidade de carregamento era de 3mm/min e a de descarregamento de 50mm/min.
3.1.2-Flexão ao nível do primeiro orifício distal É conhecida a complicação com ruptura da haste que ocorre ao nível do primeiro orifício distal para travamento, em casos nos quais a fratura se situa no terço distal da diáfise e consolida com retarde. Esta é uma razão pela qual a análise da resistência das hastes aos esforços de flexão pode ser de interesse.
Para estes testes também foi usada uma configuração em quatro pontos, com 80mm de distância entre os fulcros (lado da tensão) e 20mm entre os pontos de aplicação da força (lado da compressão), como indicado na figura 3.
Duas hastes FMRP e duas AO foram testadas. A orientação da força foi na direção dos orifícios em uma haste AO e perpendicular aos orifícios em outra. Em duas hastes FMRP a força de flexão foi aplicada no mesmo plano do orifício e da fenda, sendo em uma com a fenda voltada para a face de tensão e, em outra, com a fenda voltada para o lado da compressão, Foi usada uma pré-carga de 50N e os testes foram conduzidos até a carga de 5000N, A velocidade de carregamento foi de 3mm/min e a de descarregamento de 50mm/ min.
3. 2 - TESTES DE TORÇÃO
Os testes de torção foram feitos com o extremo distal da haste incluído em um bloco de gesso, o qual envolvia também um parafuso bloqueante (fig. 4). Para as hastes FMRP, que são retas, o momento era aplicado adaptando-se ao atuador da máquina um mandril universal que prendia o extremo proximal da haste, sendo o bloco de gesso com o extremo distal fixado firmemente.
Para as hastes AO-ASIF. que são curvas, um segundo bloco de gesso foi fundido, envolvendo o extremo proximal e um parafuso de travamento. O atuador da máquina era adaptado a este bloco, enquanto que o da porção distal era firmemente fixado. Com o extremo distal fixo, o extremo proximal era submetido a um pré-momento de 0,15Nm e os testes eram conduzidos até um momento de 4,0Nm em cada direção. A velocidade de carregamento e de descarregamento era de 10°/ min. A distância entre os pontos de aplicação do torque (pontos de travamento) foi padronizada em 270mm, que corresponde à distância entre os pontos de bloqueio mais próximos entre si da região proximal e distal da haste AO de 400mm de comprimento.
RESULTADOS
1. Testes de flexão
1.1 - TESTES DE FLEXÃO NA PORÇÃO MÉDIA DA HASTE
Para as hastes AO a orientação da fenda resultou em maior rigidez quando ela estava voltada para o lado da tensão, vindo a seguir a posição da fenda voltada para o lado da tensão. A posição de menor rigidez foi aquela em que a fenda da haste estava na posição intermediária entre as faces de tensão e compressão (fig. 5).
Para as hastes FMRP, as posições em que a fenda estava voltada para a face de tensão e de compressão não mostraram difereça importante. De forma análoga às hastes AO. a poSição menos rígida é aquela em que a fenda está numa posição intermediária entre as faces de tensão e de compressão (fig. 6).
Quando as curvas obtidas para as hastes AO e FMRP foram comparadas para posições semelhantes de orientação da fenda, notou-se importante diferença, sendo a haste FMRP mais rígida para cada posição analisada (figs. 7, 8 e 9).
1.1.2 - Testes de flexão ao nível do primeiro orifício distal de travamento
A figura 10 mostra as curvas de duas hastes FMRP com a força de flexão na direção do furo e com a fenda voltada para as faces de tensão e compressão (FM tension e FM compression, respectivamente). É possível notar uma pequena diferença, sendo a haste FMRP mais rígida quando o orifício está no lado da compressão (simulando uma força varizante), em relação à posição em que o orifício está na face de tensão (simulando uma força valgizante).
A figura 10 mostra ainda análise similar para as hastes AO. Uma grande diferença foi notada, sendo a haste AO mais rígida quando a força de flexão está perpendicular aos orifícios (fenda para os lados da tensão ou da compressão).
As curvas para as hastes FMRP com as fendas para a tensão e para a compressão podem ser relacionadas a esforços em varo e valgo, respectivamente, se considerarmos que a haste é implantada com sua fenda olhando para a cortical lateral.
O equivalente para as hastes AO seria a curva "AO lateral" da figura 10. Da análise das curvas pode ser concluído que as hastes FMRP são mais rígidas para resistir a esforços tipo varo, valgo ao nível do primeiro orifício distal de travamento.
1.2 - TESTES DE TORÇÃO
A figura 11 mostra o comportamento de três hastes FMRP e duas AO, em relação ao torque. As curvas para cada tipo de haste são quase coincidentes. As curvas para as hastes AO mostraram visível diferença em relação às hastes FMRP, sendo estas muito mais rígidas ao torque. Nos Iimites de torque estudados (+4 e -4Nm) a deformidade torsional sofrida pelas hastes AO foi cerca do dobro das hastes FMRP.
DISCUSSÃO
A comparação entre hastes isoladas de mesmo diâmetro dos tipos FMRP e AO foi clara em apontar que as FMRP são mais rígidas. Tal diferença pode ser explicada pela espessura da parede da haste FMRP, que é de 2,0mm, ao passo que na AO é de 1,2mm.
Para fins práticos, a menor rigidez da haste AO não significa necessariamente uma desvantagem, quando se considera que a maior deformabilidade em flexão pode ser positiva para a formação de calo ósseo. Contudo, a muito menor rigidez ao torque observada na haste AO é preocupante, desde que este tipo de estresse pode ser prejudicial para a formação do calo.
Quando se considera a possibilidade de falha do material por ruptura ou deformação permanente, as hastes FMRP levam indubitável vantagem. Este fato pode ser decisivo quando se usam hastes de calibre tão pequeno como 12mm. Em hastes mais calibrosas, o enfraquecimento proporcional devido aos orifícios de travamento é menos importante, dependendo da relação entre o diâmetro da haste e o diâmetro do orifício de travamento, o qual é constante. Como uma das principais indicações de haste bloqueada e para casos de fraturas cominutivas em pacientes jovens, de canal medular estreito, o calibre da haste não poderia ser muito maior que 12mm, que vemos como o limite mínimo razoável para não haver enfraquecimento excessivo nos locais dos furos.
Quando consideramos que a haste deveria ser implantada na posição mais favorável para resistir aos esforços, a posição na qual a haste FMRP é implantada é mais vantajosa que a da haste AO. A fenda das hastes FMRP é orientada para a cortical lateral, enquanto que na haste AO ela fica voltada para a cortical anterior. As figuras 7, 8 e 9 mostraram que a posição menos resistente à flexão é aquela em que a fenda fica perpendicular à força de vergamento. Se assumirmos que as principais tensões na diáfise femoral são varizantes, a haste AO é orientada na pior posição, enquanto que a FMRP é orientada na melhor posição em relação à sua fenda.
Uma importante diferença foi observada na flexão no primeiro orifício distal de travamento. Uma haste travada ocasionalmente se quebra neste nível, em casos em que a fratura (ou pseudartrose) está próxima, especialmente quando a fratura tende a retarde (1) . Dos nossos resultados (fig. 10), é possível concluir que a haste FMRP é mais resistente à flexão neste ponto no sentido varo-valgo, o que nos leva a afirmar que ela é provavelmente mais eficiente em evitar a complicação acima mencionada.
AGRADECIMENTOS
Este trabalho foi possível através de apoio, na forma básica de bolsa de pesquisa e financiamento parcial do projeto, pela Fundação Alexander von Humboldt, da Alemanha, à qual muito agradecemos. Também ao Prof. Harald Tscherne somos gratos pela oportunidade de trabalhar junto à sua clínica em Hannover, confirmando mais uma vez sua simpatia pelos colegas do Brasil.
Nossos agradecimentos, também, ao Prof. Dr. Uilho Antonio Gomes, do Departamento de Medicina Social da FMRP-USP.
2. Krettek, C.: Intramedulläre Stabilizierung am Femurshaft, Neuentwicklung von Implanten und Hilfsmitten, experimentelle Untersuchungen und Klinische Anwendung, Dissertação de Habilitação apresentada à Faculdade de Medicina de Hannover, Alemanha, 1991.
3. Paschoal, F. M.: Haste bloqueante antelescopável, Tese de mestrado apresentada na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP, 1991.
4. Paccola, C.A.J. & Paschoal, F.M.: Interlocking Nail in Underdeveloped Countries, Anais do 104th Annual Meeting of The American Orthopaedic Association, Palm Beach, Florida, USA, 9- 13/06/91.
5. Rüedi, Th: Fracture of the plate, plate of the fracture. Boletim da SBOT RJ 2: 1990.
6. Wu, C.C. & Shih, C.H.: Biomechanical analysis of the mechanism of interlocking nail fracture. Arch Orthop Trauma Surg 111: 268-272, 1992.
