Os metacarpianos funcionam como um elo entre uma base sólida, representada pelos ossos do carpo, e a unidade móvel da mão, que são os dedos. Nos espaços intermetacarpianos se localizam os músculos interósseos, que são responsáveis por levarem o fragmento distal para uma posição volar na presença de uma fratura transversa de qualquer metacarpiano.
O conhecimento das características biofísicas dos metacarpianos é importante para um melhor entendimento das alterações traumáticas que podem ocorrer neste segmento, principalmente para um melhor planejamento da conduta a ser tomada.
O objetivo deste trabalho foi o de estudar as características antropométricas e biofísicas de 48 metacarpianos humanos de cadáveres frescos, oferecendo subsídios para uma melhor compreensão e interpretação das características deste osso.
MATERIAL E MÉTODO
Nosso material consiste de 48 metacarpianos obtidos de doze cadáveres frescos procedentes do Serviço de Verificação de Óbitos do Hospital São Paulo. Foram dissecadas 12 mãos para a retirada do segundo ao quinto metacarpianos (fig. 1). Após a dissecção subperiostal, os espécimes foram identificados e acondicionados em sacos plásticos com soro fisiológico e congelados a temperatura de menos 20 graus Celsius. Por ocasião do óbito, a idade da amostra variou de 24 a 58 anos (média = 42,08 e desvio padrão = 11,46) sendo dez homens (83,33VO) e duas mulheres (16,67%), falecidos de molestias não consumptivas.
Foram utilizados: paquímetro digital Mitutoyo (0,01mm), balança de precisão A. Gallenkump (0,01g), serra de arco de 0,5mm de espessura, retroprojetor mar-ca 3M modelo Overhead e máquina universal de ensaios Kratos modelo K-5002 (fig. 2).
Método
Os metacarpianos foram submetidos a descongelamento prévio a temperatura ambiente, controlada, de 22 graus Celsius. Foram realizadas avaliações radiográficas em duas projeções (F + P) de todos os metacarpianos, para verificar as condições ósseas e detectar a presença de alguma anormalidade na amostra. O comprimento de cada espécime foi medido com um paquímetro digital e o peso foi verificado com uma balança com precisão de 0,01 grama.
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Biomecânica (LIM 41) do Instituto de Ortopedia e Traumatologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (Serviço do Prof. Dr. João Alvarenga Rossi). O teste escolhido foi o de flexão simples biapoiado, realizado numa máquina de ensaios universal Kratos.
Os metacarpianos foram apoiados em duas barras metálicas de superfícies arredondadas, distantes paralelamente 35mm. O cutelo metálico utilizado tem a forma de cunha, com ângulo de abertura de 55 graus e de ponta arredondada com raio de 2mm. Com o metacarpiano apoiado na sua superfície dorsal, posicionamos o cutelo sobre a superfície volar, centrado no seu ponto médio (fig. 3). A velocidade de aplicação da carga foi de 20mm/minuto, obtendo-se registros gráficos da resistência (kgf) versus deformação (mm) de todos os ensaios realizados (gráfico 1). A partir desses registros, obtivemos diretamente os valores da carga e deformação no limite de proporcionalidade (LP) e no limite de resistência (LR), bem como a constante de proporcionalidade (CP).
Após os ensaios, foi colhida uma secção transversal da diáfise do metacarpiano, aproximadamente no seu ponto médio, de cerca de 1mm de espessura, retirando a seguir todo o conteúdo intramedular. Foram feitas três medidas do diâmetro interno e do extemo e calculado um valor médio destes parâmetros. Estas secções fo-ram colocadas sobre a tela do retroprojetor e projetadas para uma ampliação de 12 vezes sobre um papel-cartão de espessura uniforme, conforme preconiza Ulson(7). A partir dessas projeções, foram desenhados os contornos da superfície externa e interna da cortical e recortados de modo que a figura resultante reproduzisse fielmente a secção da diáfise que fora projetada. Pesamos estes recortes com a balança de precisão e comparamos com um peso padrão conhecido de 100mm 2 e, por proporção matemática, calculamos a área real de cada metacarpiano (fig. 4).
RESULTADOS
Método estatístico
Para análise dos resultados, utiliza-se o teste de Wilcoxon (6) para comparar os 2º e 3º metacarpianos com os 4º e 5º metacarpianos, em relação aos vários parâmetros estudados.
Em todos os testes, fixou-se em 0,05 ou 5% (alfa menor e igual 0,05) o nível de rejeição da hipótese de nulidade, assinalando-se com um asterisco os valores significantes.
DISCUSSÃO
Nosso material consiste de 48 metacarpianos frescos obtidos de 12 cadáveres humanos; foram retirados do segundo ao quinto metacarpianos de ambas as mãos. Baseados nos estudos de Hirsch & Silva(3), concluindo que a disposição das fibras colágenas de cada osso tem papel preponderante na sua resistência óssea, optamos pelos metacarpianos de cadáveres humanos frescos, por se aproximarem mais das características dos ossos in vivo.
Após dissecação subperiostal, os ossos foram umedecidos em soro fisiológico e acondicionados em sacos plásticos e preservados em refrigerador a -20 graus Celsius, conforme recomendam Sedlin & Hirsch(5), para não alterar as características mecânicas do osso hidratado. A temperatura ambiente, durante a realização dos ensaios, foi mantida constante de 22 graus Celsius, evitando dessa forma a perda das características ósseas pelo ressecamento. Evans & Lebow (2), estudando diáfise femoral em diferentes grupos etários, encontraram pouca influência da idade nas propriedades ósseas e Burstein, Reilly & Martens(1) não encontraram diferenças significantes das propriedades mecânicas nas diáfises ósseas entre homens e mulheres. Pelos fatos mencionados, não analisamos os resultados quanto aos aspectos do sexo e idade.
Trabalhando em condições que mais se aproximassem dos valores dos metacarpianos humanos, realizamos as medidas antropométricas para termos conhecimento do comportamento de cada um destes parâmetros. Um primeiro fato observado é que os valores do segundo e do terceiro metacarpianos apresentaram valores bastante próximos e para fim de estudo estatístico foram juntados no grupo A, o mesmo acontecendo com o quarto e quinto metacarpianos, que formaram o grupo B.
A análise dos parâmetros antropométricos pelo teste de Wilcoxon, segundo Siegel(6), mostrou que os valores do grupo A apresentaram diferença estatisticamente significante, comparados com os do grupo B. Apenas o diâmetro interno é que não apresentou diferença significativa e interpretamos como sendo uma medida imprecisa, visto que o formato da cortical interna não é uniforme e que foi calculada uma média de três medidas realizadas.
Kempson (4) menciona que os testes de encurvamentos são realizados para verificar a resistência do corpo de prova às forças de flexão. Aplicando-se uma força para causar um encurvamento e registrando graficamente a carga e a deformação, é possível conhecer o comportamento deste material quanto ao aspecto de rigidez. A resposta de um material com propriedades viscoelásticas submetido a uma tensão (carga/área) provoca uma deformação que pode ser representada graficamente. O limite de proporcionalidade é definido como o ponto no diagrama em que a tensão deixa de ser proporcional à deformação, indicando o fim da fase elástica. O límite de resistência indica o ponto de máxima resistência sofrida pelo osso e graficamente representada pelo ápice da curva.
A carga (força) e a tensão (carga/área) implicam diretamente na resistência do material, ou seja, quanto maior a carga ou a tensão que o material suportar, maior sua resistência. A inclinação ( y ) da curva carga versus deformação durante a fase elástica corresponde à constante de proporcionalidade que traduz diretamente a rigidez do material, ou seja, quanto maior esta constante, maior será a sua rigidez.
A análise dos valores da carga e da deformação, tanto no limite de proporcionalidade (LP) como no limite de resistência (LR), e da constante de proporcionalidade (CP) pelo teste de Wilcoxon mostrou que existe diferença estatisticamente significante, quando comparados os grupos A e B para estes parâmetros.
Isso indica que o segundo e o terceiro metacarpianos apresentam maior resistência do que o quarto e o quinto e que teoricamente necessita de maior carga para provocar uma fratura semelhante nos outros metacarpianos.
Como as dimensões do segundo e do terceiro metacarpianos são maiores na realização de osteossínteses, necessariamente utilizarão materiais de proporções maiores, como os materiais de minifragmentos com placas e parafusos de 2,7mm e fios de Kirschner de 1,2 ou 1,5mm, enquanto o quarto e o quinto metacarpianos podem utilizar parafusos e placas de 2,00mm e fios de Kirschner de 0,8 ou 1,00mm.
Com os valores da carga e deformação e o coeficiente de proporcionalidade de cada grupo de metacarpianos, podemos facilmente representar graficamente cada curva para melhor conhecer o comportamento da resistência de cada um deles. Baseados nestas curvas, podemos projetar materiais de síntese ou fixadores externos que tenham um desempenho que atenda às solicitações de carga para cada metacarpiano.
Acreditamos que outros estudos devam ser realizados, no sentido de conhecer mais as características biofísicas dos metacarpianos, para que se possa ter melhor planejamento no tratamento tanto das fraturas como das reconstruções a serem realizadas ao nível dos metacarpianos.
Evans, F.G. & Lebow, M.: The strength of human compact bone as revealed by engeneering technics. Am J Surg 83: 326-331, 1952.
Hirsch, C. & Silva, O.: The effect of orientation on some mechanical properties of femoral cortical specimens. Acta Orthop Scand
38: 46-56, 1967.
Kempson, A.: "The mechanical properties of bone", in Owen, R. & col.: Scientific foundations of orthopaedics and traumatology, Philadelphia, Saunders, 1980. p. 49-57.
Sedlin, E.D. & Hirsch, C.: Factors affecting the determination of the physical properties of femoral cortical bone. Acta Orthop Scand
37: 29-48, 1966.
Siegel, S.: Estadística no paramétrica, 2ª ed., México, Editorial Trillas, 1975. p. 346.
Ulson, H.J.R.: Estudo das propriedades mecânicas da diáfise radial humana sob compressão axial, tese de mestrado apresentada à Escola Paulista de Medicina. 1987.
