A utilização do fixador externo no tratamento de pacientes portadores de afecções ósseas remonta ao século passado. Desde as idéias lançadas por Malgaine(apud 3), a utilização desse método apresentou períodos de grande popularidade intercalados por outros de descrédito.
Hoffmann(11), em 1938, apresenta no Congresso Suíço de Cirurgia seu fixador externo com três pinos (half pins) em cada segmento ósseo, fixando cada conjunto a uma plataforma de placas isolantes para impedir transtornos elétricos entre eles. Cada plataforma era conectada por meio de uma articulação universal a uma barra rosqueada com dobradiça e interligada à plataforma do outro segmento ósseo, permitindo assim a mobilização dos fragmentos em três planos, possibilitando a instalação do aparelho sem a redução prévia da fratura. Essa técnica foi denominada por Hoffmann de osteotaxis, termo derivado do grego, significando "colocar o osso no lugar".
Vidal, em 1970, modifica o sistema original de Hoffmann, utilizando uma montagem em duplo quadro associada a pi-nos transfixantes de Bunnel, com o objetivo de aumentar a estabilidade do sistema(15).
A indicação e a aplicação correta de um sistema de fixação externa dependem de três conceitos básicos: conhecimentos anatômico da região(2), da fisiopatologia da lesão e biomecânico do aparelho de fixação externa(3). Devem ser também consideradas a habilidade do cirurgião em manipular esses aparelhos e as características socioeconômicas e psicológicas do paciente.
Muitos trabalhos publicados na literatura fazem referência quanto ao resultado clínico da utilização de fixadores externos para o tratamento, em enfermidades ortopédicas, traumáticas, tumorais, congênitas, infecciosas, etc.(1,3,15,16). Encontram-se ainda citações quanto às complicações freqüentemente associadas ao método(9,10). Porém, ainda pouco se sabe sobre o comportamento mecânico dessas estruturas e qual a correlação entre a escolha do sistema e da montagem, o tipo de enfermidade a ser tratada e as complicações passíveis ao conjunto.
Neste trabalho discutir-se-ão aspectos relacionados ao comportamento mecânico do sistema de fixação externa de Hoffmann, exemplo clássico de fixador externo de plataforma, concernentes ao tratamento de fratura de terço médio da tíbia, com falha óssea, caracterizando lesão instável(13).
MATERIAL E MÉTODOS
Utilizaram-se como corpo de prova dois tubos de polietileno com 250mm de comprimento (h) por 30mm de diâmetro (d), vazados com um orifício central longitudinal (di) de 10mm, na tentativa de simular um segmento diafisário de osso longo com seu canal medular (fig. 1).
Os tubos foram estabilizados pelas montagens dos fixadores sem desvios angulares ou radiais, mantendo afastamento de 30mm entre si, simulando fratura instável, transversa, com perda óssea, do terço médio da tíbia (fig. 2).
Nas montagens, utilizaram-se pinos de 4,0mm de diâmetro com extremidade rosqueada do tipo Schanz ou com rosqueamento central para transfixação do tipo Hoffmann-Vi-dal.
Todos os fios e pinos utilizados foram fabricados com aço 316 LVM fornecidos pela Eletrometal Ltda.
Nas montagens que utilizaram pinos de Schanz de 4,0mm, estes foram colocados transfixando o corpo de prova até a penetração da cortical oposta, sem contudo haver sua extrusão (half pin); as plataformas mantiveram distância máxima permitida entre os pinos rosqueados de 40mm.
Buscou-se colocar as plataformas no centro do eixo longitudinal do corpo de prova, afastadas 100mm do modelo, permanecendo afastadas entre si 230mm; da extremidade superior, 100mm e da extremidade inferior, 100mm.
Os corpos de prova estabilizados pelas montagens foram submetidos a forças de compressão axial central e axial excêntrica, aplicadas em um ponto 25mm posterior, colocado em ângulo de 180º ao eixo do corpo de prova, gerando, nesta segunda eventualidade, forças posteriores de flexão, semelhantes ao que ocorre na tíbia durante a fase de apoio na marcha.
As forças aplicadas variaram de 0 a 80kgf, com leituras do deslocamento dos fragmentos a cada 20kgf e retornando-se a 0kgf após a aplicação da carga máxima.
Os testes foram realizados utilizando-se uma máquina universal de ensaios mecânicos, sob a qual foi adaptada uma célula de análise de carga Alfa (lod-cel) com constante de 0,0336/10-6 e cabeçote esferocêntrico da marca Kyowa com capacidade de 150kgf [Coppe Q-4737]. Os resultados foram analisados com ajuda de um condicionador Straingages marca Alfa modelo 1101 [Coppe-8233].
Utilizaram-se relógios comparadores com precisão de décimos de milímetro para avaliar os deslocamentos látero-la-terais dos segmentos superior e inferior no eixo 90º a 270º (X) e os deslocamentos ântero-posteriores dos segmentossuperior e inferior no eixo 0º a 180º (Y).
Para avaliação de deslocamentos axiais, marcaram-se os pontos 0º, 90º, 180º e 270º nas extremidades dos segmentos superior e inferior, medindo a aproximação de cada eixo, utilizando paquímetro com precisão de décimos de milímetro.
Utilizaram-se quatro relógios, X superior, X inferior, Y superior, Y inferior; os deslocamentos radiais foram fornecidos pela análise trigonométrica dos vetores de deslocamento em X e Y.
O deslocamento no plano perpendicular ao axial corresponde ao cisalhamento e é obtido pela diferença dos deslocamentos radiais dos segmentos superior e inferior do corpo de prova em seus eixos de divergência vetorial.
Analisou-se, ainda, a flexão resultante do corpo de prova em cada sistema, após a aplicação da carga máxima.
Devido à constância dos resultados e de acordo com nor-mas técnicas de ensaios mecânicos adotados, os testes foram realizados através de uma série de cinco ensaios e não foram computadas as duas séries mais divergentes. Minimizou-se, assim, a possibilidade de inclusão de erros de leitura ou manipulação de dados(13).
Foi considerada como falência da montagem, durante os ensaios, qualquer situação, referente ao sistema testado, que inviabilize a continuação da aplicação da carga axial, tais como: contato entre as extremidades do corpo de prova e quebra ou deformação de peças do aparelho; nesta última eventualidade, foi feita a troca da peça em questão e repeti-Gráfico 3 - Gráfico das médias dos deslocamentos em flexão dos corpos de dos os ensaios.
RESULTADOS
DISCUSSÃO
estudo, o sistema de fixação funcionou como único estabilizador do corpo de prova, pois não existiu a presença de partes moles que em situação anatômica normal funcionariam como estabilizadores coadjuvantes adicionais(9).
Na avaliação dos deslocamentos radiais, é importante chamar a atenção para alguns aspectos:
I - A leitura dos relógios comparadores forneceu-nos os deslocamentos em dois eixos ortogonais, X e Y. Na realidade, esses valores foram projeções vetoriais do deslocamento do segmento do corpo de prova. Através dos valores de X e Y pôde-se calcular o eixo e valor real de deslocamento para cada força aplicada.
II - Na determinação do movimento resultante de cisalhamento, o mais importante não foi o deslocamento radial máximo de cada segmento, mas a distância entre cada segmento do corpo de prova (binômio deslocamento radial-eixo).
Para avaliar a distância entre os segmentos do corpo de prova nos planos perpendiculares ao axial, calculou-se a diferença vetorial obtida entre os deslocamentos radiais de cada segmento.
Pôde-se observar que todos os sistemas, quando submetidos a forças axiais excêntricas, apresentaram desvios axiais superiores àqueles verificados quando submetidos a forças axiais centrais.
No sistema de Hoffmann half pin observou-se que o deslocamento radial máximo apresentou valores superiores aos do deslocamento axial, quando submetido tanto a forças axiais centrais quanto a forças axiais excêntricas.
Nesta análise, o fixador de Hoffmann apresentou colapso precoce da montagem, incorrigível quando se utilizaram apenas pinos de Schanz, com importante melhora quando se usou o sistema Hoffmann-Vidal com pinos rosqueados transfixantes.
Drijber & Finlay(6) e Drijber et al.(7), em 1992, já haviam encontrado resultados semelhantes ao analisar o fixador externo de Hoffmann e, em seus ensaios, puderam perceber falha de resistência em montagens unilaterais, mesmo com forças mínimas aplicadas, chegando a propor a utilização apenas de montagens em quadro, do tipo Vidal, quando se utilizar esse tipo de sistema. Drijber & Finlay publicam, ain-da, no mesmo ano(5), a correlação dessas falhas com a plata-forma de articulação multiplanar, característica desse fixador, como sendo a principal causa da pouca resistência ao estresse mecânico do aparelho.
Em geral, observou-se que o fixador de Hoffmann obteve resultados insatisfatórios, mas, apesar de apresentar grandes deslocamentos radiais, os ângulos vetoriais de divergência desses deslocamentos não foram proporcionais, gerando, portanto, movimentos superiores de flexão em relação aos de cisalhamento; porém, ainda se observou aqui um grande deslocamento no plano perpendicular ao axial, provavelmente devido à fragilidade intrínseca desse sistema em particular.
(apud 14), estudando o fixador de Hoffmann, afirmou que montagens em quadro, do tipo Vidal, determinam a maior estabilidade possível desse sistema de fixação externa. Já Chao et al.(4) relataram que ainda persiste importante mobilidade ântero-posterior, apesar de haver boa resistência aos demais desvios. Observaram maior estabilidade na montagem em quadrilátero quando comparada com a montagem triangular, podendo-se conseguir maior estabilidade com o aumento do número de pinos transfixantes. Em relação à instabilidade ântero-posterior, Chao et al. acreditam que esta se deva principalmente ao fragmento distal e recomendam a instalação de um pino de Schanz oblíquo nesse fragmento, para melhorar a resistência a esse desvio.
Observou-se, neste estudo, não existir correlação direta entre o deslocamento radial máximo e eixos vetoriais de divergência desses deslocamentos ao aplicar forças axiais centrais e excêntricas, pois encontraram-se eixos maiores com deslocamentos radiais menores em vários sistemas testados, ocasionando, portanto, deslocamento no plano perpendicular ao axial mais significativo.
Considerando que o cisalhamento seria um dos principais fatores nocivos à consolidação de uma fratura, as análises que não levam esse ângulo de divergência vetorial em consideração apresentam, a nosso ver, valores imprecisos e incorretos.
CONCLUSÕES
1) Os fixadores externos testados, com montagem utilizando apenas half pin, apresentaram menos estabilidade global que os que empregaram pinos transfixantes.
2) A articulação universal está diretamente relacionada com a instabilidade do sistema de Hoffmann.
3) Os fixadores externos de plataforma apresentam pouca versatilidade para as montagens, necessitando de sistemas mais complexos para conseguir estabilidade satisfatória.
4) Devem-se utilizar apenas montagens transfixantes ao indicar um tratamento com sistemas de fixação externa de plataforma (Hoffmann), quando na presença de carga axial.
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