O ligamento cruzado posterior (LCP) é descrito por vários autores como o ligamento mais importante do joelho (8,9) e considerado duas vezes mais resistente do que o ligamento cruzado anterior (LCA)(11). Porém, na prática clínica, tem sido mencionado pior prognóstico em joelhos com lesão isolada do LCA do que naqueles com lesão isolada do LCP(4,14,15,26), sugerindo a necessidade de confirmação desses conceitos sobre o LCP e o LCA.
O objetivo deste trabalho é a comparação entre as propriedades biomecânicas dos ligamentos cruzados anterior e posterior e, a partir dessa comparação, estudar a importância relativa de cada um desses ligamentos.
MATERIAL E MÉTODO
Foram testados 40 joelhos de 20 cadáveres, 19 do sexo masculino e um do feminino, com idade variando entre 22 e 73 anos (média de 43,2 anos). Os joelhos com sinais de patologia, seja à inspeção externa, ao exame ligamentar, à inspeção da articulação e às radiografias de frente e perfil, não foram incluídos neste trabalho.
As peçaS foram dissecadas, preservando-se os ligamentos cruzados e ressecando-se as demais estruturas musculocapsuloligamentares, inclusive a cápsula posterior. Junto ao LCP, foram preservadas as estruturas correspondentes aos ligamentos meniscofemorais. Os fêmures foram osteotomizados no plano sagital utilizando-se técnica semelhante à citada por Girgis & col. (5) em dois fragmentos simétricos, cada qual contendo a inserção de um dos cruzados (fig. 1). As peças foram identificadas e acondicionadas em sacos plásticos após a retirada do ar e mantidas sob congelamento a - 20°C.
Por ocasião da realização dos testes, processou-se o descongelamento em tubas contendo solução fisiológica à temperatura ambiente, por um período mínimo de quatro horas. A tíbia e cada metade femoral foram fixadas a garras tubulares especiais e juntas universais, to-mando-se cuidado especial para evitar a torção nos ligamentos (fig. 2). Cada Ligamento foi submetido à prova de tração axial à velocidade de 20mm/min em máquina universal de ensaios mecânicos Kratos K5002, equipada com célula de carga CCT-10Tf. Todos os ensaios foram acompanhados por registrador gráfico. Os ligamentos de cada par de joelhos foram testados consecutivamente nas mesmas condições de preparo. Através dos gráficos, foram obtidos o limite de resistência (resistência máxima) e a constante de proporcionalidade (índice de rigidez) de cada ligamento.
Realizamos estatística básica dos parâmetros ordinais: idade, peso, estatura, resistência máxima (C) e constante de proporcionalidade (K). Comparamos os resultados de resistência máxima e constante de proporcionalidade através do teste t pareado, no caso de amostras paraméricas relacionadas, e teste U de Mann-Whitney, para amostras independentes e não paramétricas. Utilizamos também o teste de regressão e correlação linear dos parâmetros mecânicos e antropométricos no mesmo ligamento e dos parâmetros mecânicos entre si.
Adotamos o nível de significância de 5% (alfa = 0,05) em todos os testes e os resultados significantes fo-ram assinalados com um asterisco (*).
RESULTADOS
As comparações entre os lados direito e esquerdo para os limites de resistência de cada ligamento cruzado encontram-se na tabela 1.
A análise da influência do lado nas constantes de proporcionalidade de cada ligamento cruzado encontrase na tabela 2.
Na tabela 3, comparamos as características mecânicas estudadas do LCA com as do LCP.
Na tabela 4, verificamos a influência dos dados antropométricos nas propriedades mecânicas dos ligamentos cruzados e a relação mútua das mesmas.
A análise dos limites de resistência de cada ligamento cruzado para duas faixas etárias (maior ou igual a 50 anos e menor do que 50 anos) encontra-se na tabela 5.
A comparação entre as resistências máximas do LCA e do LCP em cada faixa etária é mostrada na tabela 6.
DISCUSSÃO
O objetivo principal de nosso trabalho foi a reavaliação da importância do LCP no joelho, especificamente em relação ao LCA. Existe extensa bibliografia sobre a biomecânica do LCA, porém poucos estudos foram realizados sobre as propriedades biomecânicas do LCP. Tal discrepância nos causa estranheza, pois o LCP é considerado o estabilizador básico do joelho (8,9) e o natural seria dar mais ênfase aos estudos sobre o ligamento cuja função fosse mais importante.
O fato de o cruzado posterior ter o dobro da resistência do LCA teria importantes implicações clínicas. Nas reconstruções ligamentares, o substituto deveria ter resistência similar à estrutura lesada para que não houvesse alongamento progressivo e perda da função do substituto com recidiva da instabilidade (20,21). Segundo os conceitos clássicos, nem mesmo o terço médio do tendão patelar conseguiria substituir o LCP a contento. A resistência média do terço central do tendão patelar é apenas 75% maior do que a do LCA, insuficiente para reconstruir um ligamento cuja resistência seria o dobro do LCA.
Na prática clínica, encontramos mais comumente pacientes com indicação cirúrgica por lesão "isolada" do LCA do que por lesão "isolada" do LCP. A maior freqüência das lesões do LCA é fato já bem estabelecido, assim como a lesão isolada do LCP parece ter evolução melhor do que a lesão isolada do LCA(4,14,15,26) . Em nosso meio, já se verificou que a baixa incidência da lesão do LCP é secundária à pouca sintomatologia e a casos não diagnosticados (2). As lesões isoladas do LCP são mais incapacitantes pela dor e limitação da atividade do que pela instabilidade(2) e existem observações indicando que a lesão do LCP predispõe à osteoartrose precoce da articulação (3).
Como explicar que a lesão do ligamento mais importante do joelho produza menor repercussão clínica do que a lesão do LCA? Esse contraste de dados motivou nosso trabalho.
Na média, não há diferença significante entre os limites de resistência dos ligamentos cruzados com relação aos lados direito e esquerdo (tabela 1), embora possa haver diferença importante entre os lados de um mesmo indivíduo, resultados concordes com a literatura(16,19).
Não há diferença significativa entre os lados para as constantes de proporcionalidade do LCA, mas a constante de proporcionalidade do LCP à direita é estatisticamente superior ao lado esquerdo (tabela 2). Nas tabelas 3, 4, 5 e 6, agrupamos os valores do LCA no mesmo grupo, por não haver diferença entre eles. Como a diferença entre os lados para a constante de proporcionalidade do LCP é pequena (em torno de 10%), também agrupamos os valores do LCP num único grupo independente do lado, para não tornarmos nosso trabalho muito extenso. Realizamos as análises estatísticas em separado para o LCP nos lados direito e esquerdo e verificamos que o resultado não se altera.
Não observamos diferença significativa entre os valores dos limites de resistência dos ligamentos cruzados (tabela 3), ao contrário do que se afirma freqüentemente na literatura. A respeito de tal conceito comum, encontramos apenas três estudos sobre a resistência do LCP. Paulos & co1. (22) mediram os limites de resistência do LCA e do LCP utilizando mecanismo em valgo. O mecanismo de ruptura foi diferente e há dificuldade em estabelecer correlações com nosso trabalho, porém notamos que a resistência do LCP foi apenas 25% maior do que a do LCA.
Trent & col. (27) realizaram estudo em tração axial nos ligamentos cruzados de cinco joelhos, sendo que a média da resistência do LCA foi ligeiramente maior do que a do LCP. Kennedy & co1. (11) estudaram os ligamentos cruzados de 20 joelhos também em tração axial e consideraram o LCP duas vezes mais resistente do que o LCA.
Essa diferença entre os resultados dos trabalhos de Kennedy e o nosso poderia ser explicada por três hipóteses. A primeira delas seria a diferença entre as idades dos doadores, uma vez que a resistência dos ligamentos diminui com o envelhecimento(19,28). A média das idades dos indivíduos de Kennedy era de 62 anos, bem superior a nossa (43,2 anos). Baseados no fato de que a resistência máxima do LCA e do LCP diminui com a idade na mesma proporção (tabela 6), supomos que a diferença entre as idades dos cadáveres nos dois trabalhos não justifica a discrepância dos resultados.
A segunda hipótese seria secundária a diferentes velocidades de aplicação de cargas, pois Kennedy utilizou velocidades de 500 e 125mm/min e nos, de 20mm/min. O LCA, como todo material viscoelástico(25), tem resistência proporcionalmente maior à velocidade de aplicação de carga. O ideal seria testar a uma velocidade próxima daquela em que ocorre o trauma, o que é uma crítica ao nosso método, porém não temos conhecimento de aparelho que consiga tal ensaio. Kennedy verificou que a resistência máxima do LCA em relação à do LCP diminui na medida em que diminuímos a velocidade. Era de se esperar então que a proporção entre a resistência do LCA em relação à do LCP continuasse a diminuir a velocidades mais baixas, o que não ocorreu no nosso trabalho. Por essa razão, descartamos essa hipótese.
Comparando nossos resultados com os de Kennedy, notamos que os valores da resistência do LCP foram semelhantes. A grande diferença entre os dois estudos foi o limite de resistência do LCA, sendo que o valor obtido por nós foi 50% maior do que o obtido por Kennedy. Na literatura, os valores de resistência do LCA variam entre o mínimo de 75kgf em idosos a 176,5kgf em jovens(20,21,23) valores bem acima dos obtidos por Kennedy (63,8kgf). Nossa terceira hipótese é a de que essa diferença seja secundária ao método utilizado por Kennedy (ligamento puro). Os demais autores utilizaram espécimes osso-ligamento-osso, bem mais adequados para esses estudos. As garras de fixação de ligamento utilizadas por Kennedy podem ter interferido na resistência máxima do ligamento, tanto por escorregamento quanto por cisalhamento, explicando a diferença obtida. Esses resultados não têm apenas importância teórica, pois nos permitem utilizar os mesmos substitutos do LCA(20,21) na reconstrução do LCP.
Essa igualdade entre os limites de resistência do LCA e do LCP de certa forma já era esperada, porque, embora a idéia clássica seja a de que o LCP tenha diâmetro maior do que o LCA, a diferença é pequena(5), ou até mesmo a relação pode estar invertida(27). A1ém disso, várioS estudos funcionais dos ligamentos medidos por aparelhos e não pela sensibilidade do examinador verificaram que o LCA é importante restritor da rotação interna da tíbia(10,12,13,17) .Já o LCP não é restritor primário da rotação nem do varo, nem do valgo do joelho (6,7), ao contrário do que se acreditava anteriormente(8). Como o LCP encontra-se perto do eixo rotacional do joelho(8,9), seu torque nos movimentos rotacionais é menor do que o dos outros ligamentos(6), assim como seu alongamento varia pouco com a rotação (12). Não encontramos diferença significativa entre as constantes de proporcionalidade dos ligamentos cruzados (tabela 3), fato já descrito na literatura(1).
Na análise por correlação-regressão quanto à idade, ao peso e à estatura, apenas o limite de resistência do LCP tem significância estatística com o peso e de maneira inversamente proporcional (tabela 4). Como única explicação que encontramos para essa correlação, acreditamos que esses doadores fossem mais sedentários, embora não tenhamos evidências conclusivas de tal fato.
Como não obtivemos significância entre a resistência máxima do LCA com a idade por correlação-regres-são, ao contrário do que é descrito na literatura(19), dividimos os doadores em duas faixas etárias e comparamos os grupos. A faixa etária mais jovem tem limite de resistência significativamente mais alto do que o outro grupo, tanto para o LCA quanto para o LCP (tabela 5). A1ém disso, notamos que não ha diferença entre os valores dos limites de resistência do LCA e do LCP nas duas faixas etárias (tabela 6).
Há correlação muito expressiva entre os valores dos limites de resistência e das constantes de proporcionalidade de cada ligamento cruzado. Os limites de resistência dos ligamentos cruzados mantêm entre si importante correlação. As constantes de proporcionalidade dos ligamentos cruzados mantêm relação semelhante entre si (tabela 4).
Observamos então que os ligamentos cruzados tendem a ter comportamento semelhante em relação a suas propriedades biomecânicas no mesmo joelho: as resistências máximas e as constantes de proporcionalidade do LCP e do LCA aumentam ou diminuem em conjunto, mantendo relações constantes entre si.
A partir dessas informações, podemos iniciar estudos para tentar estimar o valor aproximado da resistência dos ligamentos cruzados através dos dados clínicos: a idade, a rigidez do mesmo ligamento no joelho contralateral e a rigidez do outro cruzado ipsilateral. Estamos conduzindo mais pesquisas nesse sentido objetivando sua importância clínica, cujos resultados esperamos publicar no futuro.
Em resumo, acreditamos, tal como Satku (24), que a importância do LCP tem sido superestimada, conforme análise feita com dados da literatura e com nossos resultados.
CONCLUSÕES
1) Os ligamentos cruzados anterior e posterior apresentam propriedades biomecânicas semelhantes.
2) Os limites de resistência dos ligamentos cruzados anterior e posterior diminuem com a idade na mesma proporção.
3) A resistência máxima do ligamento cruzado é proporcional à sua constante de proporcionalidade.
4) As propriedades biomecânicas dos ligamentos cruzados anterior e posterior mantêm relação constante entre si.
Camanho, G.L. & Gali, J.C.: Conseqüências tardias das lesões isoladas e não tratadas do ligamento cruzado posterior. Rev Bras Ortop 26:175-179, 1991.
Clancy, W.G., Shelbourne, K.D., Zoellner, G.B., Keene, J.S., Reider B. & Rosember, T.D.: Treatment of knee joint instability secondary to rupture of the posterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg [Am] 65:310-322, 1983.
Dandy, D.J. & Pusey, R.J.: The long-term results of unrepaired tears of the posterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg [Br] 64:92-98, 1982.
Girgis, F. G., Marshall, J.L. & Al Monajem, A.R.S.: The cruciate ligaments of the knee joint: anatomical, functional and experimental analysis. Clin Orthop 106:216-231, 1975.
Grood, E.S., Noyes, F.R., Butler, D.L. & Suntay, W.J.: Ligamentous and capsular restraints preventing straight medial and lateral laxity in intact human cadaver knees. J Bone Joint Surg [Am] 63: 1257, 1981.
Grood, E. S., Stowers, S.F. & Noyes, F.R.: Limits of movement in the human knee; effect of sectioning the posterior cruciate ligament and posterolateral structures. J Bone Joint Surg [Am] 70: 88-96, 1988.
Hughston, J.C., Andrews, J.R., Cross, M.J. & Moschi, A.: Classification of knee ligament instabilities. Part I - The medial com
partment and cruciate ligaments. J Bone Joint Surg [Am] 58:159, 1976.
Hughston, J.C., Bowden, J.A., Andrews, J.R. & Noewood, L.A.: Acute tears of the posterior cruciate ligament: results of operative treatment. J Bone Joint Surg [Am] 62:438-450, 1980.
Kennedy, J.C, Weinberg, H.W. & Wilson, A.S.: The anatomy and function of the anterior cruciate ligament as determined by clinical and morphological studies. J Bone Joint Surg [Am] 56: 223-235, 1974.
Kennedy, J.C., Hawkina, R.J., Willis, R.B. & Danylchuk, K.D.: T ension studies of human knee ligaments. Yield point, ultimate
failure and disruption of the tibial collateral and cruciate ligaments. J Bone Joint Surg [Am] 58: 350-355, 1976.
Kennedy, J. C., Hawkins, R.J. & Willis, R.B.: Strain gauge analysis of knee ligaments. Clin Orthop 129:225-229, 1977.
Lipke, J. M., Janecki, C. J., Nelson, C. L., McLeod, P., Thompson, C., Thompson, J. & Haynes, D.: The role of incompetence of the anterior cruciate and lateral ligament in anterolateral and anteromedial instability y. J Bone Joint Surg [Am] 63:954-959, 1981.
MacDaniel, W.J. & Dameron, J.B.: Untreated ruptures of the anterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg [Am] 62: 696-705, 1980.
Mariani, P.P., Puddu, G. & Ferreti, A.: Hemarthrosis treatment by aspiration and casting: how to condemn the knee. Am J Sports Med 10:343, 1982.
Markolf, K.L., Mensch, J.S. & Amstutz, H.C.: Stiffness and laxity of the knee. The contributions of the supporting structures. J Bone Joint Surg [Am] 58:583-593, 1976.
Markolf, K. L., Gorek, J. F., Kabo, J.M. & Shapiro, M. S.: Direct measurement of resultant forces in the anterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg [Am] 72:557-567, 1990.
Noyes, F. R., DeLucas, J.L. & Torvik, P. J.: Biomechanics of anterior cruciate ligament failure: an analysis of strain-rate sensitivity and mechanisms of failure in primates. J Bone Joint Surg [Am] 56; 236-253, 1974.
Noyes, F.R. & Grood, E. S.: The strength of the anterior cruciate ligament in humans and rhesus monkeys: age related and species-related changes. J Bone Joint Surg [Am] 58: 1074-1082, 1976.
Noyes, F. R., Butler, D. L., Paulos, L.E. & Grood, E. S.: Intra-articular cruciate reconstruction. Perspectives on gaft strength, vascularization and immediate motion after replacement. Clin Orthop 172:71-77, 1983.
Noyes, F. R., Butler, D. L., Grood, E. S., Zernicke, R.F. & Hefzy, M. S.: Biomechanical analysis of human ligament grafts used inknee-ligament repairs and reconstructions. J Bone Joint Surg [Am] 66:344-352, 1984.
Paulos, L. E., France, E. P., Rosemberg, T. D., Jayaraman, G., Abbott, P .J. & Jaen, J.: The biomechanics of lateral knee bracing. Part 1 - Response of the valgus restraints to loading. Am J Sports Med 15:419-429, 1987.
Rossi, J. D. M.B.A., Leivas, T. P., More, A. D. O., Camanho, G. L., Montenegro, N.B. & Machado, J. W. R.: Ligamento cruza-do anterior e tendão patelar: estudo mecânico e correlações clínicas. Rev Bras Ortop 25: 197-201, 1990.
Satku, K., Chew, C.N. & Scow, H.: Posterior cruciate ligament injuries. Acta Orthop Scand 55:26, 1984.
Taylor, D. C., Dalton, J. D., Seaber, A.V. & Garrett, W. E.: Viscoelastic properties of muscle-tendon units the biomechanical effects of stretching. Am J Sports Med 18: 300-309, 1990.
Torg, J. S., Barton, T. M., Pavlov, H. & Stine, R.: Natural historyof the posterior cruciate ligament-deficient knee. Clin Orthop 246: 208-216, 1989.
Trent, P. S., Walker, P.S. & Wolf, B.: Ligament length patterns,strength, and rotational axes of the knee joint. Clin Orthop 177: 263-270, 1976.
Yamada, H.:Strength of biological materials, Huntington, NY, Robert E Krieger Publishing, 1973.
