Tentar equalizar discrepância no comprimento de membros tem sido um desafio para a cirurgia ortopédica por muitos anos. Alessandro Codivilla, italiano de Bologna, foi o primeiro a tentar corrigir o encurtamento de membro, no começo do século(10). Ele, entretanto, reconhecia o empirismo do método, que, para vencer as tensões dos tecidos moles, necessitava aplicar forças que às vezes causavam ataques convulsivos(10,43). Apesar do desenvolvimento de novas técnicas e progresso no processo biológico de consolidação, existem ainda algumas complicações associadas com o procedimento.
Várias investigações experimentais(1,14,16,19,20,22,32,36) e estudos clinícos(2,4-6,11,15,25-27,31,33,34,44,50,54) têm sido feitos para avaliar as melhores técnicas para alongamento de membros e explicar os processos fisiológicos envolvidos. Estimulação do crescimento ósseo, osteotomia diafisária, corticotomia metafisária, osteoclasia percutânea, calotase e condrodiatase têm sido usadas, mas a técnica ideal ainda está por ser definida. Alongamento gradual por distração do calo tem si-do o procedimento preferido em muitas circunstâncias. Gavril Abramovitch Ilizarov tem o crédito de ter demonstrado a produção de osso novo em progressiva e intermitente distração óssea(29,30). Todavia, influência precisa das diferentes variáveis ainda não foi estabelecida. A resposta do osso às técnicas de alongamento depende da causa, da desigualdade e do meio biomecânico.
O conceito de que a osteogênese pode ser influenciada por fatores biomecânicos está estabelecido, sendo isso estudado tanto em osso intacto(22,37,53,55), como em fraturas(8,24,35,38). A importância da mobilidade no processo de consolidação foi demonstrada pela aplicação de micromovimentos controlados experimentalmente(18-20) e em pesquisas clínicas(34,35,46,47). Fixação interna intramedular de fraturas, que permite algum grau de mobilidade, é geralmente associada com boa formação de calo. O uso de placas rijas em osteossíntese, que impedem o movimento interfragmentário, tem efeito inibidor na formação de calo periostal. A magnitude, direção e tempo de aplicação da força são fatores críticos na formação óssea.
Presentemente, existe pouca evidência experimental sobre a influência de fatores mecânicos em alongamento ósseo. O objetivo deste trabalho foi investigar os resultados da estimulação mecânica em distração óssea. A hipótese testada foi a de que micromovimentos aplicados simultaneamente com a distração modulariam a quantidade e a qualidade do osso regenerado, em comparação com a simples distração.
MATERIAL E MÉTODOS
Doze ovelhas jovens, mas esqueleticamente adultas, da raça Gaulesa, variando de dois anos e seis meses a seis anos (média de quatro anos) e pesando de 58kg a 72kg (média de 65kg), foram divididas em dois grupos de modo aleatório. Ovinos foram selecionados para este estudo por serem de fácil manejo experimentalmente, terem osso de suficiente tamanho para colocação do fixador externo e por suportarem bem o aparelho.
Sob anestesia geral administrada com injeção intravenosa de tiopental sódico, 20mg/kg de peso (Intraval, May & Baker), o animal foi entubado e anestesia mantida com oxigênio, óxido nitroso e halotane. Colocado em decúbito dorsal, o membro inferior direito foi preparado para cirurgia com a pata colocada e presa a um suporte sobre a mesa. Após a tricotomia, a perna era lavada com solução de povidine e iodo (Povidine, Beck Pharmaceuticals), seguida de solução de gluconato de cloroexidine e álcool (Hibitane, ICI). Através de acesso longitudinal feito no aspecto cranial da perna, foi efetuada osteotomia transversa diafisária na tíbia, após introdução, com guia apropriado, de seis parafusos de 6mm de diâmetro, fixados bicorticalmente; a estabilização foi garantida com o uso de fixador externo tipo Oxford II, acoplado aos parafusos. A osteotomia foi alargada por tração do fragmento distal, criando um hiato de 3mm, mantido por uma barra de metal até fixação do aparelho (fig. 1).
Antibioticoterapia profilática foi aplicada em todos os animais com ampicilina, 15mg/kg de peso (Ampifen,Mycofarm), sendo ministrada durante cinco dias após a cirurgia, e medicação analgésica com 0,3mg de buprenorfina (Temgesic, Reckitt & Coleman) por via intramuscular. Após recuperação da anestesia, o animal deambulava livremente em alojamentos para cada dois animais, no laboratório.
Regime de distração - A distração foi iniciada uma semana após a cirurgia e continuou por cinco semanas. Durante o procedimento, o animal era colocado numa cadeira especial, em posição reclinada, e o pistão de uma máquina de testar materiais (Dartec) era adaptado ao fixador externo. O pistão era firmemente seguro aos três parafusos proximais por adaptadores especiais (fig. 2). As rijas porcas dos parafusos eram então substituídas por placas deslizantes, para permitir o alongamento. A barra de metal que garantia o afastamento ósseo era removida e a distração iniciada sob controle computadorizado. Nos dois grupos, a distração de 0,8mm era feita duas vezes por dia. Para os animais do grupo estático (grupo A), a distração era aplicada por extensão linear num período de 500 segundos. Animais do grupo pulsátil (grupo B) receberam um superimposto regime de micromovimentos cíclicos, correspondendo a 250 ciclos numa freqüência de 0,5Hz, com amplitude pulsátil de 0,08mm e média de movimento de 40mm por segundo. Em ambos os grupos, a força máxima permitida para distração era de 500 Newtons. Durante cada período de distração, a força apical e a energia requerida para produzir a distração eram medidas pelo computador.
Monitorização do alongamento e consolidação
Controle radiográfico - Exames radiográficos da osteotomia foram efetuados nas 2ª, 4ª, 6ª, 8ª, 10ª e 12ª semanas pós-operatórias, sob anestesia geral. Para garantir o mesmo padrão de exame, a perna operada era colocada num suporte especial adaptado à mesa, onde o fixador externo era acoplado, assegurando o reposicionamento da perna a ser radiografada. Com a fixação do aparelho ao suporte, as distâncias foco-filme e objeto-filme permaneciam as mesmas para todos os animais. A distância entre os fragmentos ósseos era medida nas radiografias, para avaliar a formação de calo e o alongamento obtido.
Densitometria - Fotoabsorção foi usada a cada duas semanas para medir o conteúdo de minerais no foco de regeneração óssea. A técnica para medir o conteúdo de mineralização foi baseada na absorção diferencial de duas fontes de energia por osso e tecidos moles. As fontes de raios gama eram amerício 241 e iodo 125. Scans foram feitos nos eixos dos ossos. Primeiramente, um mapeamento longitudinal foi realizado ao longo do eixo da tíbia, passando do fragmento proximal, pelo sítio da osteotomia, ao fragmento distal. Três scans foram então feitos através do eixo craniocaudal do osso, ao nível da osteotomia, através da extremidade distal do fragmento proximal e ao nível da extremidade proximal do fragmento distal.
Função do membro - A restauração da função do membro foi calculada medindo a força vertical apical através do membro operado, durante a locomoção do animal numa plataforma de Kistler. Medidas de carga no membro operado, controladas por computador, permitiram a construção de gráficos representativos da variação da carga na marcha, durante o processo de consolidação.
Post-mortem - A eutanásia foi praticada doze semanas após a cirurgia com injeção intravenosa de dose letal de tiopental sódico. As tíbias de todos os animais foram desarticuladas e, após destituídas das partes moles, medidas com um paquímetro para registro do alongamento obtido. Ambas as tíbias de um mesmo animal foram comparadas. Para avaliação mecânica, espécimes foram removidos das tíbias e montados em blocos de cimento dentário. Os blocos foram fixados no torno de uma máquina para testar materiais (Dartec), a fim de medir a resistência à torção (fig. 3). Com aplicação de torque equivalente a 16Nm na tíbia, o resultante deslocamento angular era então calculado. A rigidez à torção da tíbia operada foi expressa como a percentagem da rigidez da tíbia contralateral (controle) do mesmo animal.
Após os testes mecânicos, os espécimes foram removidos dos blocos de cimento; após identificação, marcas foram feitas no lado cranial dos segmentos ósseos. Cortes histológicos e microrradiografias foram preparados do segmento alongado.
RESULTADOS
Avaliação "in vivo" da consolidação
Radiografia - Formação de calo ósseo era visível radiograficamente duas semanas após a cirurgia. Com a progressão da distração, havia mais formação de osso novo no grupo submetido aos micromovimentos; distribuição semelhante de osso foi observada nos dois extremos da osteotomia durante o processo de consolidação (fig. 4).
Densitometria - Ambos os grupos apresentaram aumento gradativo de mineralização ao longo do processo, mas não houve diferença significativa entre eles.
Função do membro - Com a progressão da distração, a carga exercida na perna operada diminuía, mas ao término da distração, após seis semanas, crescia gradativamente. Contudo, ao final das doze semanas, não havia retornado aos níveis do pré-operatório. Essa disfunção residual pode ser atribuída à discrepância adquirida no comprimento dos membros ou continuação do processo de consolidação.
Força apical e energia - Nos dois grupos, não houve significante diferença com respeito à força apical gerada durante a distração. Todavia, a energia requerida para distração foi significativamente maior durante o período de alongamento, como demonstrado por análise de variância (p < 0,05).
Avaliação "post-mortem"
Alongamento - Após remoção dos tecidos moles, o comprimento de todas as tíbias foi medido. A média de alongamento obtido, comparada com o controle, foi de 12,1mm para o grupo pulsátil e de 16,8mm para o grupo estático.
Rigidez à torção - A rigidez do segmento regenerado foi maior no grupo submetido à estimulação mecânica, em comparação com o grupo de tração linear.
Histologia em microrradiografia - Cortes histológicos nos dois grupos mostraram semelhantes tecidos, com formação óssea intramembranosa e endocondral, mas a proliferação de calo foi mais exuberante no grupo pulsátil. As microrradiografias das secções do osso neoformado apresentaram boa correlação com a histologia (fig. 5).
DISCUSSÃO
A osteogênese pode ser influenciada por inúmeros fatores, incluindo o meio biomecânico. O fato de que a mobilidade é importante no processo de consolidação já foi demonstrado experimentalmente em animais(13,19,41,42,45,49) e clinicamente (12,17,34,35,39,40,46,48). Contudo, as condições ideais requeridas para os distintos estágios da osteogênese ainda não foram estabelecidas.
Fixações internas de fraturas com hastes intramedulares, que possibilitam algum grau de mobilidade, estão usualmente associadas com boa formação de calo ósseo. O uso de placas que impedem o movimento intrafragmentário tem efeito inibidor na formação de calo periosteal. Sarmiento enfatiza que aparelhos gessados funcionais têm sido confeccionados para controlar, mas não inibir, a mobilidade dos fragmentos por moldagem dos tecidos moles(39,48). É importante observar que a imobilização não é essencial para o processo de consolidação, que pode ocorrer mesmo em presença de movimento, mas é necessária para manter o alinhamento e aliviar a dor.
Aparelhos gessados que imobilizam as articulações impedindo o uso dos membros têm sido provados deletérios para a consolidação. Kenwright afirma que fixação externa rígida causa retarde de consolidação em fraturas(35), enquanto que fixações mais elásticas induzem formação óssea, conduzindo à consolidação mais rápida, como demonstrado por Burny & Donkerwolcke(8).
A mobilidade interfragmentária estimula a formação do calo, que então estabiliza a fratura(40). No processo normal de consolidação, o tamanho do calo depende do grau de movimento entre os fragmentos. Na prática clínica, o grau de mobilidade pode ser influenciado pela habilidade de fazer carga e disposição de cada paciente individualmente.
O movimento no sítio da fratura parece iniciar um processo que permite aos músculos e vasos vizinhos habilidade para produzir células mesenquimais e nova formação de vasos ativos(28,52). O grau de movimento é o fator-chave. Mobilidade excessiva em fraturas instáveis impede revascularização e recuperação dos tecidos moles, estabelecendo falta de união(12). Destarte, a mobilidade controlada é essencial.
O tempo para iniciar estimulação permanece como questão a ser definida. Já foram sugeridos variáveis períodos de espera, para aguardar o início da formação do calo. Alguns acreditam que a estimulação durante as fases iniciais seja prejudicial para o processo de osteogênese(2,6,31). Pareceria ilógico aplicação de movimentos no foco de fratura durante a fase inicial de consolidação, tendo em vista a organização do novo tecido que se forma. Contudo, fraturas que são fixadas após uma semana da lesão óssea consolidam mais rapidamente do que as operadas de urgência(9,13,17,51). A necessidade para aplicação precoce de micromovimentos tem sido sugerida em estudos experimentais e clínicos(34,45). No nosso estudo experimental, a distração começou uma semana após a cirurgia, para possibilitar a cicatrização da pele. Seria interessante testar a aplicação de micromovimentos controlados nos estágios iniciais de formação do calo, reconhecendo as inúmeras variáveis, como deslocamento, força, freqüência e estabilidade do sistema.
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