A década de 80 marcou o surgimento de diferentes sistemas de fixação pedicular. A motivação para a utilização desses sistemas de fixação tem sido crescente, com o aparecimento de diferentes versões, estimando-se que existam atualmente no mercado cerca de 200 diferentes modelos. Somente nos Estados Unidos, 12 grandes fabricantes de implantes ortopédicos estão envolvidos na produção e desenvolvimento dessa modalidade de implantes para a coluna vertebral(1,4).
O aparecimento desses novos sistemas de fixação envolveu não somente o desenvolvimento de novos implantes e instrumentais, mas também novos conceitos biomecânicos, que têm, porém, tópicos ainda não totalmente elucidados(4,5).
Juntamente com os sistemas de fixação pedicular, foi desenvolvido um dispositivo, denominado estabilizador transversal, que conecta as barras laterais do sistema de fixação. Esse dispositivo tem sua origem no DTT (dispositivo de tração transversal), que foi desenvolvido para a cirurgia da escoliose e mostrou-se muito eficiente para a correção das deformidades(7), mas sua participação mecânica nos sistemas de fixação pedicular ainda não está bem esclarecida, apesar de ser utilizado com o objetivo de aumentar a estabilidade mecânica desses sistemas de fixação vertebral(8,11,12). Outro ponto de dúvida e controvérsia é o relacionado à angulação dos parafusos que são colocados no interior dos pedículos vertebrais. Existem autores que preconizam a colocação dos parafusos com angulação interna(6,9), enquanto outros os colocam paralelos ao plano sagital(4,11).
Esses dois pontos de controvérsia no âmbito das fixações pediculares motivaram a realização deste trabalho, que teve como principal objetivo o estudo biomecânico de um sistema de fixação pedicular, em que as variáveis estudadas estavam relacionadas ao estabilizador transversal e ao posicionamento dos parafusos.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram confeccionados corpos de prova em madeira (mogno) para simular as vértebras, de modo a diminuir a influência de algumas variáveis que a utilização de um grupo heterogêneo de vértebras certamente acarretaria(1,2).
O sistema de fixação pedicular utilizado no estudo foi o sistema USIS, que é composto de parafusos, nos quais barras rosqueadas são acopladas por meio de porcas (fig. 1). Foram utilizados dois estabilizadores transversais em cada montagem. O estabilizador transversal utilizado tinha duas peças em forma de garra que eram encaixadas às barras do sistema. Unindo essas duas garras existia uma barra rosqueada que, ao ser girada, realizava a aproximação ou afastamento das barras, dependendo do sentido de seu giro (figs. 1 e 2).
Em um grupo os parafusos foram colocados paralelos ao plano sagital e no outro, formando um ângulo de 60 graus entre si (fig. 3). Em cada grupo foram formados subgrupos, nos quais o estabilizador foi aplicado de modo a aproximar as barras do sistema, realizando compressão; afastar as bar-ras do sistema, realizando distração; ou simplesmente não foi utilizado (fig. 4).
Os modelos foram submetidos a testes de curvamento lateral, curvamento anterior e torção (figs. 1, 2 e 5), tendo sido utilizada máquina universal com velocidade de aplicação da força de 2mm/min. Para cada montagem foram realizados três testes, tendo sido considerada para o estudo a média dos valores.
Todos os testes foram realizados dentro da região elástica do material. Para o teste de torção a força foi aplicada até produzir uma deformação de dez graus e, nos de flexão, até produzir deformação de 7,5mm no ponto de sua aplicação.
Os resultados foram analisados com o objetivo de avaliarse a influência da inclinação dos parafusos e também da utilização do estabilizador e seu tipo de aplicação (compressão ou distração), na estabilidade biomecânica do sistema de fixação pedicular.
Os resultados estão representados na tabela 1 e nas figs. 6, 7, 8, 9, 10 e 11 e indicam a força necessária para produzir uma deformação de 7,5mm no ponto de sua aplicação para os testes de curvamento lateral e anterior, ou deformação de dez graus para o teste de torção.
A angulação dos parafusos apresentou influência na estabilidade mecânica do sistema de fixação pedicular, mas não em todos os planos em que foi estudada. Sua maior influência foi observada no teste de curvamento lateral, que corresponderia à estabilidade do sistema de fixação no plano frontal. A colocação dos parafusos com angulação interna aumentou de modo significativo a estabilidade da montagem, quando comparado ao grupo no qual eles estavam paralelos ao plano sagital(6,8,10). Observou-se ainda que a colocação dos parafusos com angulação interna, mesmo sem a utilização do estabilizador transversal, proporcionava estabilidade mecânica superior à verificada no grupo em que eles estavam paralelos e o estabilizador transversal foi utilizado (figs. 7 e 9).
A influência da angulação dos parafusos no teste de curvamento anterior, que corresponderia à estabilidade do sistema no plano sagital, não foi significativa. Observou-se apenas discreta superioridade biomecânica no grupo em que os parafusos foram colocados com angulação interna (figs. 8 e 9).
Nos testes realizados para avaliar a resistência às forças de torção, não se observou influência nenhuma da angulação dos parafusos sobre a estabilidade do sistema. Isso indica não haver influência dessa variável nesse plano de atuação das forças (figs. 10 e 11).
O tipo de estabilizador transversal utilizado neste estudo mostrou em todos os testes realizados (curvamento lateral, anterior e torção) que a modalidade de sua aplicação, realizando compressão (aproximando as hastes do sistema) ou distração (afastando as hastes do sistema), não influenciou na estabilidade mecânica do sistema de fixação. A simples aproximação ou afastamento das hastes do sistema pelo estabilizador transversal não exerceu qualquer efeito mecânico sobre a estabilidade do sistema, nas direções em que as forças de teste foram aplicadas.
A participação do estabilizador transversal na estabilidade do sistema no teste de curvamento lateral, que corresponderia à estabilidade do sistema no plano frontal, foi discreta no grupo em que os parafusos estavam paralelos. Observouse pequeno aumento da estabilidade do sistema com sua utilização e nenhum efeito no grupo em que os parafusos foram colocados angulados (figs. 6 e 7). Esses resultados indicam que a utilização desse tipo específico de estabilizador transversal não tem nenhum efeito adicional sobre a estabilidade do sistema, quando os parafusos são colocados com angulação interna e pequeno efeito adicional sobre a estabilidade do sistema quando os parafusos são colocados paralelos.
O tipo de estabilizador transversal utilizado neste estudo não influenciou a estabilidade mecânica do sistema de fixação pedicular nos testes de curvamento anterior e torção, nos grupos em que os parafusos foram colocados com angulação interna e também nos grupos em que foram colocados paralelos (figs. 8, 9, 10 e 11).
DISCUSSÃO
A realização deste estudo está intimamente relacionada a nossa experiência clínica com a utilização do sistema de fixação pedicular. Procuramos buscar neste tipo de estudo as respostas para nossas dúvidas, que têm surgido durante a utilização clínica desses sistemas.
A utilização do estabilizador transversal teve seu início nas cirurgias para a correção da escoliose, em que foi empregado com êxito para alcançar maior correção das deformidades; porém, sua aplicação nos sistemas de fixação pedicular, com o objetivo de aumentar a estabilidade mecânica dos sistemas de fixação vertebral, tem sido de certo modo empírica, pois sua eficácia para essa função ainda não está elucidada(4,7).
O modelo experimental que utilizamos (blocos de madeira) tem sido empregado com certa freqüência em estudos semelhantes(10,12) e permite a eliminação de variáveis como a densidade óssea e a angulação dos pedículos, que não são uniformes nas vértebras humanas(6,9), tornando dessa maneira mais homogêneo o estudo. A eliminação dessas variáveis permitiu a observação sem outras interferências da deformação resultante da aplicação de cargas progressivas nos diferentes planos que interessava ao estudo.
A angulação no plano horizontal dos parafusos inseridos no pedículo vertebral foi um dos parâmetros avaliados em nosso estudo; pelos resultados observados, apresenta grande importância na aplicação clínica dos sistemas de fixação pedicular. A simples colocação dos parafusos angulados internamente, e não paralelos entre si como recomendado por al-guns autores(6,9), aumentou a estabilidade do sistema nos testes de curvamento anterior (deformação no plano sagital) e principalmente nos testes de flexão lateral (deformação no plano frontal).
Carson et al.(2) e Pool & Gaines(8) também observaram em seus estudos biomecânicos essa influência da angulação dos parafusos no aumento da estabilidade do sistema de fixação. À medida que o ângulo formado entre os parafusos do sistema de fixação e o plano sagital mediano do corpo vertebral se aproximam de zero, que corresponde ao paralelismo entre os parafusos, a estabilidade do sistema de fixação diminui. Essa diminuição da estabilidade no plano frontal ocorre devido à possibilidade de giro dos parafusos no interior do pedículo quando são posicionados paralelos entre si. A angulação dos parafusos proporciona um efeito de bloqueio tridimensional devido à posição oblíqua e convergente entre os parafusos dos diferentes lados, que resulta principalmente no aumento da resistência aos desvios laterais(2,8). A colocação dos parafusos com angulação interna apresenta ainda vantagens adicionais, pois não interfere com a faceta articular adjacente. Além disso, permite a colocação de parafusos com maior comprimento, o que também tem vantagens biomecânicas(2,5). Essas variáveis devem ser consideradas na aplicação clínica desses sistemas de fixação e acreditamos que existam evidências suficientes indicando as vantagens da utilização dos parafusos angulados entre si.
O estabilizador transversal utilizado em nosso estudo não foi capaz de promover aumento da estabilidade do sistema de fixação no grupo em que os parafusos foram colocados angulados. Carson et al.(2) observaram que a utilização do estabilizador transversal aumentava a estabilidade do sistema de fixação somente quando os parafusos eram implantados com ângulo inferior a 15 graus com o plano sagital. Observaram que a participação do estabilizador transversal aumentava à medida que esse ângulo se aproximava do zero.
Observamos aumento da estabilidade do sistema de fixação com a utilização do estabilizador transversal somente no grupo em que os parafusos foram colocados paralelos entre si. O aumento significativo da estabilidade foi observado somente no teste de curvamento lateral (deformação no plano frontal), estando nossos resultados de acordo com os relatos de Carson et al.(2) e Pool & Gaines(8).
A modalidade de aplicação do estabilizador transversal (aproximando ou afastando as barras) não influenciou sua participação sobre a estabilidade do sistema. Deve-se considerar que utilizamos dois estabilizadores em cada montagem, com o objetivo de melhor evidenciar a participação desse dispositivo no sistema. Carson et al.(2) observaram que a posição e o número de estabilizadores transversais não têm influência na estabilidade desses sistemas de fixação. Exercem apenas influência nas forças internas do sistema e ge-ram momentos em seus componentes, fato que explicaria o aumento da resistência dos parafusos ao arrancamento, com a utilização do estabilizador transversal(8).
A participação do estabilizador transversal na estabilidade do sistema de fixação pedicular foi em nosso estudo inferior ao esperado. Gurr & McAfee(3) também não observaram participação desse dispositivo na estabilidade do sistema de Cotrel-Dubousset. Já Worsdorfer et al.(12) relataram aumento de 70% da estabilidade no plano frontal e também aumento da resistência à torção, no fixador interno de Dick, com a utilização do estabilizador transversal. Esses relatos contraditórios sugerem que o tipo do estabilizador transversal e sua conexão com as barras do sistema de fixação devam ser considerados na análise da participação desse dispositivo nos sistemas de fixação pedicular. A simples aproximação ou afastamento das barras do sistema de fixação parece não alterar sua estabilidade mecânica. Worsdorfer et al.(12) observaram que a simples cerclagem do fixador interno de Dick por meio de fios de aço era inferior à utilização do estabilizador transversal no tocante à estabilidade mecânica do sistema.
A análise de nossos resultados deve considerar o tipo de estabilizador transversal utilizado e não generalizar a participação desse dispositivo nos sistemas de fixação pedicular.
Contudo, existem evidências convincentes de que a participação daqueles dispositivos que somente tensionam as bar-ras laterais dos sistemas de fixação e não são firmemente a elas conectados seria desprezível do ponto de vista mecânico.
Com base nos resultados observados temos implantado os parafusos pediculares sempre que possível angulados internamente e abolimos a utilização dessa modalidade de estabilizador transversal em nossas fixações pediculares. Devemos considerar, porém, os diferentes tipos de estabilizadores transversais e também outras possíveis atuações desse dispositivo, como a geração de forças e momentos sobre os componentes do sistema e o aumento da resistência ao arrancamento dos parafusos, no julgamento final da efetiva participação desse dispositivo na estabilidade dos sistemas de fixação pedicular. Isso permanece ainda aberto a novas investigações acerca da participação mecânica de seus componentes.
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