Com o crescente aumento dos traumatismos graves da mão decorrentes de acidentes com máquinas, explosivos e veículos, em que existe alta concentração de energia cinética, observase cada vez mais a necessidade de se iniciar precocemente o processo de reabilitação buscando melhores resultados funcionais. Isso implica em buscar tipos de osteossínteses que consigam resistir às forças deformantes que atuam em cada um destes segmentos e que se dê preferência àqueles que oferecem resistências próximas aos valores dos ossos íntegros. O objetivo deste trabalho foi o de testar experimentalmente cinco modelos de osteossínteses em ossos metacarpianos humanos secos, a fim de verificar suas resistências às forças de flexão.
MATERIAL E MÉTODO
Foram obtidos 30 metacarpianos de cadáveres humanos no Serviço de Verificação de Óbitos (SVO) da capital e submetidos a processo natural de maceração. Utilizando-se uma balança de precisão de 0,01 grama marca A. Gallenkump e um paquímetro digital de 0,01 milímetro de precisão marca Mitutoyo, todos os espécimes foram medidos e pesados. Todos apresentavam-se externamente íntegros e foram divididos aleatoriamente em seis grupos uniformes. Com exceção do grupo controle(6), todos os outros ossos foram submetidos a uma osteotomia transversa no ponto médio do seu comprimento, utilizando uma serra de arco de 0,5mm de espessura. Foram medidos o diâmetro externo (De) e o diâmetro interno (Di) do fragmento da base do metacarpiano osteotomizado e foi calculada a média de trêsmedidas. Foi calculado também o momento de inércia (Mi) pela fórmula Mi = ( De4 - Di ) / 64 e todos estes dados foram tabelados e analisados (tabela 1).
Em seguida, foram realizadas as osteossínteses empregando-se um perfurador elétrico de velocidade controlada e os materiais utilizados foram padronizados (fios de Kirschner de 1,00mm, fios de aço flexível (Aciflex 00), placas retas de quatro orifícios Synthes (ref. 2026) e parafusos de 2mm de diâmetro.
Os grupos foram distribuídos da seguinte forma (figuras 1 a 4): grupo 1 - placas e parafusos dorsais; grupo 2 - duas cerclagens intra-ósseas perpendiculares; grupo 3 - dois fios de Kirschner associados à cerclagem em oito; grupo 4- dois fios de Kirschner cruzados; grupo 5- dois fios de Kirschner associados à cerclagem externa; grupo 6- controle.
O teste escolhido foi o de flexão biapoiado e foram realizados no Laboratório de Biomecânica do Instituto de Ortopedia e Traumatologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (Serviço do Prof. Dr. João Alvarenga Rossi), numa máquina de ensaios universaI Kratos modelo 5002 (figura 5). Os dois apoios eram arredondados, com raio de 10mm, com uma separação de 40mm um do outro, onde os espécimes foram colocados apoiando sua superfície dorsal. Um cutelo de ponte curva com uma angulação de 55 graus era posicionado na superfície ventral da linha de osteotomia (figura 6). Uma carga é aplicada com velocidade de 20mm/min e obtêm-se os registros gráficos da carga (kgf) versus deformação (mm) (gráfico 1). A partir desses gráficos, foram calculados o limite de proporcionalidade (LP), o limite de resistência (LR) e a constante de proporcionalidade (CP) de cada síntese e calculadas as respectivas médias (M), desvios padrões (DP) e erros padrões médios (EPM) por grupos (tabela 2).
No grupo controle, o limite de proporcionalidade (LP) foi de 1,20mm de deformação e o limite de resistência (LR) Fig. 5 -Máquina de ensaios universal "Kratos", modelo 5002 foi de 2,26mm. Para esses valores do osso normal, foram calculados, para cada grupo, os respectivos valores da carga no limite de controle (LC), verificando para cada tipo de osteossíntese o comportamento das respectivas resistências.
Após a realização dos testes, o material de síntese foi retirado e obtida uma secção da diáfise proximal de cerca de lmm de espessura. Essas secções foram colocadas sobre um retroprojetor marca 3M modelo overhead e projetadas num papel-cartão de modo a ampliar 12 vezes o seu tamanho. A partir dessas projeções, foram desenhados os contornos corticais externos e internos da imagem. Os desenhos foram recortados de modo a reproduzir fielmente as secções das diáfises dos metacarpianos. Estes recortes foram pesados na mesma balança de precisão e, ao conhecer este valor, comparava-se com um peso padrão de um quadrado de 100mm2 e, por proporção matemática, calculava-se a área de cada secção pelo método de Ulson modificado (figura 7).
No grupo controle, a medida do diâmetro externo e interno e o respectivo cálculo do momento de inércia foram realizadas após conseguir-se as secções da diáfise proximal para a obtenção das respectivas áreas.
Foram calculados a média (M), o desvio padrão (DP) e o erro padrão da média (EPM) para todos os valores encontrados e todos os dados obtidos foram analisados utilizando-se estatística básica e análise de variância para p>0,05 (tabelas 1 e 2).
RESULTADOS
Não houve diferença estatisticamente significante para os parâmetros peso, comprimento, diâmetro interno e externo nos seis grupos de metacarpianos estudados, concluindo que são grupos comparáveis,
Analisamos as alterações macroscópicas das falhas ocorridas em cada síntese, As deformidades observadas em quatro sínteses do grupo 1 foram o rompimento das duas corticais onde se alojavam os dois parafusos mais proximais à osteotomia. No grupo 2, observou-se a ruptura dos fios de aço das duas cerclagens em uma das sínteses e rompimento da cortical ventral em outra. Nas demais, houve uma deformação dos fios da cerclagem que ficaram "esticados", porém sem rompimento. No grupo 3, os fios de Kirschner sofreram deslocamento em quatro casos, estando os fios das cerclagens aparentemente íntegras porém sofrendo certo grau de deformação. No grupo 4, observou-se deslocamento e angulação dos fios de Kirschner em quatro sínteses, além da fratura do tipo compressão em todas as corticais ventrais. No grupo 5, os fios de Kirschner deslizaram em três sínteses e a cerclagem externa "distorceu" em duas sínteses. No grupo 6, verificou-se fratura oblíqua na região metafisária e outro na região do colo do metacarpiano, sendo que nos três restantes ocorreram fraturas da região diafisária.
A constante de proporcionalidade, que é um parâmetro que mostra as características de resistências de um sistema, apresentou diferença estatisticamente significante quando são comparados os valores do grupo controle com os obtidos nas osteossínteses.
Observou-se diferença estatisticamente significante dos valores da resistência (kgf), deformação em milímetros (mm) e em graus (0) no limite de proporcionalidade, quando comparados os valores do grupo controle com os valores obtidos dos demais grupos.
Foi constatada uma diferença estatisticamente significante da resistência (kgf) e a respectiva deformação (mm) e (o), quando comparadas aos grupos 1 a 5, que receberam osteossínteses.
Os valores da resistência no limite de controle também foram estatisticamente significantes quando comparados os valores do grupo controle com os demais grupos.
Entre os grupos 2 a 5, não foram observadas diferenças estatisticamente significantes quanto aos parâmetros analisados. Dentre eles, o grupo 2 foi o que apresentou melhor desempenho, com a maior média de valores de carga e respectivas deformações no L.P. O grupo 4 foi o que apresentou a menor média de valores de cargas, tendo sido o que apresentou o pior desempenho dentre todos.
DISCUSSÃO
Na primeira fase do trabalho, estudamos as características físicas dos metacarpianos, verificando os valores do comprimento, peso, diâmetros interno e externo e o momento de inércia, que foram avaliados através de variância e verificando que não há diferença estatisticamente significante. Demonstrou-se, dessa forma, que se trata de grupos uniformes,
Analisamos as alterações macroscópicas que ocorreram em cada grupo e observamos que as sínteses que utilizaram fios de Kirschner têm tendência aos deslocamentos dos fios, o que leva a relativa instabilidade do sistema. As cerclagens com fios de aço flexíveis tendem a sofrer deformações, "esticando" os fios, tendo-se observado apenas uma soltura completa.
No grupo controle, a deformação média no LP foi de 1,2mm e no LR foi de 2,26mm e, para esses valores, estudamos as cargas médias em cada grupo que necessitaram para provocar essas deformações. Apenas o grupo 1 apresentou valor médio de cerca de 1/3 do valor da carga no LP do grupo controle e cerca da metade do valor da carga no LR. Os demais grupos tiveram valores cerca de quatro a nove vezes menores.
Os estudos experimentais de Black & col.(1),Fyfe & Mason(2) e Vanik & col.(9) também comprovaram que as osteossínteses com placas e parafusos apresentaram maior resistência e rigidez, comparados com os outros tipos de sínteses testados. Clinicamente, isso representa uma grande vantagem, que é a de permitir a mobilização precoce. Em contrapartida, necessita de acesso cirúrgico maior, aumenta a quantidade de corpo estranho e precisa ser retirado posteriormente. É, sem dúvida, um recurso valioso na resolução de alguns tipos de fraturas, desde que sejam seguidos os princípios de osteossíntese AO e utilizando-se implantes e instrumentos adequados. Vanik e col.(9) estudaram experimentalmente seis tipos de cerclagens, variando a forma e diâmetro dos fios de aço flexíveis. Estudaram cerclagens simples, duplas, em paralelo e perpendiculares, utilizando fios 24, 26, 28 e 30. Realizaram ensaios em flexão e concluíram que as cerclagens perpendiculares foram as mais rígidas entre as testadas. No nosso estudo, a cerclagem perpendicular foi a que apresentou melhor desempenho após as placas e parafusos.
Gould & Belsore(3) estudaram experimentalmente as cerclagens do tipo banda de tensão (dois fios de Kirschner associados a uma cerclagem externa em 8), que apresentaram resultados estatisticamente significantes, comparados com os outros quatro tipos de osteossínteses que eles testaram. No presente estudo, as ostessínteses com fios de Kirschner, associadas às cerclagens, melhoraram a rigidez do sistema. porém mostraram resultados inferiores aos da cerclagem perpendicular
Em todos esses trabalhos experimentais, foram realizados estudos da resistência à flexão, por ser a deformação característica a que o metacarpiano é submetido em condições normais.
Miller (5), Smith & Peimer(7) e outros relatam a utilização de fios de Kirschner cruzados em fraturas dos ossos da mão. Este tipo de síntese, que é amplamente utilizado, foi estudado experimentalmente por Fyfe & Mason(2), que concluíram que é uma técnica rígida, mas os resultados não foram uniformes.
Massengil & col.(4) concluíram em seus estudos experimentais que os fios de Kirschner são mais dependentes da interface osso-fio do que propriamente da rigidez do sistema. Quando localizados excentricamente, oferecem maior estabilidade ao sistema. Nossos resultados com os fios de Kirschner cruzados também foram os de menor resistência e coincidem com os estudos de Ohara(6), que testou três tipos de osteossíntese e verificou ser a síntese de menor resistência.
Através desse estudo, podemos concluir que o tipo de ostessíntese que apresentou a constante de proporcionalidade da ordem de 50% do valor do grupo controle foram as placas e parafusos, sendo que os outros valores foram de cerca de 20% para o grupo 2 e o menor valor encontrado foi o do grupo 4, o que traduz indiretamente o comportamento de cada uma destas sínteses.
Com os valores da resistência e da deformação no limite de proporcionalidade e no de resistência, bem como a constante de proporcionalidade, é possível construir para cada síntese a sua curva de deformação e verificar cada uma delas justamente para termos idéia da performance de cada tipo de osteossíntese.
Os valores obtidos no limite de controle traduzem os valores da resistência para se provocar uma deformação de 1,20mm (LP) e de 2,26mm (LR), que correspondem a valores com comportamentos bastante semelhantes aos verificados com a constante de proporcionalidade.
Idealizamos um tipo de ostessíntese que consiste de dois fios de Kirschner associados à cerclagem externa (figura 3 e 4) e que não apresentou superioridade no comportamento, comparando com as outras sínteses.
Os diferentes tipos de ostessínteses oferecem estabilidades diferentes e apresentam características próprias. A escolha do tipo de ostessíntese depende fundamentalmente do tipo de fratura, da habilidade do cirurgião, dos recursos e tipo de material disponíveis, devendo sempre buscar-se aquela que melhor se adapta aos nossos objetivos.
Ohara, G.H.: Estudo experimental de osteossíntese em metacarpianos, tese de mestrado apres. ao Curso de Pós-Grad. da Esc. Paul. de Med., 1989.
Fyfe, I.S. & Mason, S.: The mechanical stability of internal fixation of fractured phalanges. Hand 11: 50-54, 1979.
Smith, R. & Peimer, C.A: Injuries to the metacarpal bone and joints. Adv Surg 2: 341-374, 1977,
Gould, W.L. & Belsore, R.J.:Tension band stabilization of transverse fracture. An experimental analysis. Plast Reconstr Surg 73: 111-115, 1984.
Ulson, H.J.R.: Estudo das propriedades mecânicas da diáfise radial humana, sob compressão axial, tese de mestrado apres. ao Curso de Pós-Grad. da Esc. Paul. de Med.. 1987.
Massengil, J. B., Alexander, J., Papson, J.P. & Schecter. M. J.: Mechanical analysis of Kirschner wire fixation in phalangeal model. J Hand Surg 4: 351-356, 1979.
Vanik. R.K., Weber. R.C., Matloub. H.S., Sanger, J.R. & Gringrass, R.P.: The comparative strength in internal technique. J Hand Surg [Am] 9: 216-221, 1984.
Miller, W.R.: Fractures of the metacarpals. Am J Orthop 7: 105- 108, 1965.
