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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA VETERINÁRIA
ANÁLISE BIOMECÂNICA EX VIVO DE DOIS
MÉTODOS DE OSTEOSSÍNTESE DE PELVE EM
CÃES
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Érika Fernanda Villamayor Garcia
Santa Maria, RS, Brasil
2010
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ANÁLISE BIOMECÂNICA EX VIVO DE DOIS MÉTODOS DE
OSTEOSSÍNTESE DE PELVE EM CÃES
por
Érika Fernanda Villamayor Garcia
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de
Pós-Graduação em Medicina Veterinária, Área de Concentração em
Cirurgia Veterinária, da Universidade Federal de Santa Maria
(UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Medicina Veterinária.
Orientador: Prof. João Eduardo Wallau Schossler
Santa Maria, RS, Brasil
2010
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Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Ciências Rurais
Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova a Dissertação de Mestrado
ANÁLISE BIOMECÂNICA EX VIVO DE DOIS MÉTODOS DE
OSTEOSSÍNTESE DE PELVE EM CÃES
elaborada por
Érika Fernanda Villamayor Garcia
como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Medicina Veterinária
Comissão Examinadora:
João Eduardo Wallau Schossler, Dr.
(Presidente/Orientador)
Marcelo Meller Alievi, Dr. (UFRGS)
Alceu Gaspar Raiser, Dr. (UFSM)
Santa Maria, 24 de fevereiro de 2010.
4
Dedico esta dissertação aos meus pais pelo apoio, incentivo e carinho de sempre,
e à minha sobrinha Lóthus Fernanda, por eu não estar presente em seu
nascimento, nem poder acompanhar seus primeiros passos e palavras, com amor e
carinho a todos.
5
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais Guilherme e Clara e à minha irmã Graciely pela confiança,
carinho e apoio de sempre.
Ao meu orientador João Eduardo pelos ensinamentos sobre cirurgia,
conselhos e incentivos.
Aos colegas Cristiano e Daniel pelos conselhos e ajuda no projeto.
À estagiária e agora Mestranda Gabriele pela colaboração na confecção do
projeto.
Ao pessoal da Patologia pela ajuda na aquisição das pelves deste projeto, em
especial à Juliana Targino, pela amizade e companheirismo.
À professora de Anatomia Jurema pelo auxílio com os ossos.
Ao professor José Henrique pela ajuda com os dados estatísticos.
Ao acadêmico de engenharia mecânica José Pedro pela ajuda com os
ensaios biomecânicos.
A Todos que de algum modo participaram e ajudaram na realização deste
trabalho.
Aos colegas de Mestrado que foram tão importantes nesta jornada de
estudos, em especial à Camila, Giancarlo, Maicon, Tiago e ao colega Doutorando
André. Obrigada colegas pela amizade e companheirismo, sem vocês a minha
adaptação aqui no RS seria muito mais difícil e com vocês tudo foi muito fácil e
divertido.
Aos demais colegas que fiz ao longo desses dois anos de Mestrado,
provavelmente não conseguirei enumerá-los por completo. Obrigada a todos.
6
"Quando a gente pensa que sabe todas as respostas, vem a vida e muda todas as perguntas"
7
RESUMO
Dissertação de Mestrado
Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária
Universidade Federal de Santa Maria
ANÁLISE BIOMECÂNICA EX VIVO DE DOIS MÉTODOS DE OSTEOSSÍNTESE
DE PELVE EM CÃES
Autora: Érika Fernanda Villamayor Garcia
Orientador: João Eduardo Wallau Schossler
Data e Local de Defesa: Santa Maria, 24 de fevereiro de 2010.
Aproximadamente 25% de todas as fraturas em cães envolvem a pelve,
sendo que 18-46% são fraturas ilíacas. O tratamento conservador pode ser realizado
em casos simples onde ocorre deslocamento mínimo dos fragmentos fraturados.
Entretanto, quando há deslocamento grave dos fragmentos, estreitamento do canal
pélvico e comprometimento do suporte de peso, a fixação cirúrgica é indicada. Uma
variedade de técnicas tem sido descrita para a fixação de fraturas ilíacas. A maior
porcentagem de casos de sucesso pode ser atribuída ao uso de placas. Outros
métodos usados incluem pinos, cerclagem de fio de aço e parafusos compressivos.
Este trabalho avaliou biomecanicamente o uso de um implante ósseo cortical
alógeno preservado em mel para a estabilização de osteotomia transversa de ílio em
cães, bem como o uso de hemicerclagem de fio de aço isoladamente nestes casos,
e comparou os dois métodos de estabilização de ílio frente às forças de flexão.
Foram confeccionados implantes ósseos corticais alógenos retirados de úmeros de
cães que vieram a óbito por motivos não relacionados com este trabalho. Os
implantes foram preservados em mel por um período entre 30 e 128 dias. Foram
testadas bilateralmente 13 pelves caninas nas quais se realizou osteotomia
transversa do corpo do ílio. Uma hemipelve de cada cão foi estabilizada com o
implante ósseo fixado por meio de duas hemicerclagens de fio de aço e a hemipelve
contralateral com hemicerclagem de fio de aço isoladamente. Para testar a força de
flexão, foi utilizada uma prensa de compressão manual onde cada hemipelve foi
montada em um suporte de madeira. Foi estabelecido que o momento de
interromper a aplicação da força de flexão seria quando a fenda da fratura sofresse
tração até a metade da largura do ílio (TMLI) ou até a falha. A força de flexão
necessária para TMLI foi significativamente maior (P=0,03) para hemipelves
8
estabilizadas com implante ósseo (média ± SD: 16,54 ± 5,29 kgf) do que para as
hemipelves estabilizadas com hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente
(média ± SD: 12,54 ± 4,01 kgf). A força aplicada para falhar também foi
estatisticamente maior (P= 0,002) para as hemipelves estabilizadas com implante
ósseo (média ± SD: 20,16 ± 7,3 kgf) do que nas estabilizadas com hemicerclagem
de fio de aço usada isoladamente (média ± SD: 12,54 ± 4,01 kgf). Os resultados
demonstraram que o uso de implante ósseo cortical alógeno é uma alternativa viável
para a fixação da osteotomia ilíaca e apresenta maior resistência à força de flexão
em relação ao uso de hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente.
Palavras-chave: pelve; fratura ilíaca; implante ósseo; biomecânica.
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ABSTRACT
Master Dissertation
Programa de Pós Graduação em Medicina Veterinária
Universidade Federal de Santa Maria
ANALYSIS EX VIVO BIOMECHANICS OF TWO METHODS OF
OSTEOSYNTHESIS OF PELVIS IN DOGS
AUTHOR: Érika Fernanda Villamayor Garcia
ADVISER: João Eduardo Wallau Schossler
Date and place: Santa Maria, february 24
th
, 2010.
Approximately 25% of all fractures in dogs involve the pelvis, of which 18-
46% are iliac fractures. Conservative treatment can be performed in simple cases
where minimum displacement occurs fractured fragments. However when there is
severe displacement of the fragments, pelvic canal narrowing and involvement of
weight bearing, surgical fixation is indicated. A variety of techniques have been
described for the iliac fracture fixation. The highest percentage of successful cases
can be attributed to the use of plates. Other methods used include pins, cerclage
wire and compression screw. This study evaluated biomechanically the use of
cortical allografts preserved in honey for the stabilization of transverse osteotomy of
the ilium in dogs, as well as the use of hemicerclage wire isolated this cases, and
compared the of two methods against the forces of bending. Were prepared cortical
bone implants removed from humerus of dogs that eventually died for reasons not
related to this research. The implants were preserved in honey for a period between
30 and 128 days. Were tested bilaterally thirteen canines pelves which held the body
transverse osteotomy of the ilium. One hemipelvis of each dog was stabilized with a
bone graft fixed by two hemicerclage wire and the contralateral hemipelvis with
hemicerclage wire alone. To test the strength of flexion was used a manual
compression machine where hemipelvis each was mounted on a wooden support. It
was established that the time to stop the application of bending force would be when
the fissure of the fracture suffer traction until half the width of the ilium (TMLI) or to
failure. The strength of flexion needed to TMLI was significantly higher (P = 0.03) for
hemipelves stabilized with bone implants (mean ± SD: 16.54 ± 5.29 kg) than for
hemipelves stabilized with hemicerclage wire used alone (mean ± SD: 12.54 ± 4.01
kg). The force applied to fail was also statistically higher (P = 0.002) for hemipelves
stabilized with bone implants (mean ± SD: 20.16 ± 7.3 kg) than in stabilized with
10
hemicerclage wire used alone (mean ± SD: 12.54 ± 4.01 kg). The results showed
that the use of cortical bone implants is a viable alternative for fixing the iliac
osteotomy and is more resistant to strength of flexion in relation to the use of
hemicerclage wire used in isolation.
Key-words: pelvis; iliac fracture; bone implants; biomechanics.
11
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Diáfise femoral submetida à flexão ...................................................... 29
FIGURA 2 - Hemipelve canina direita e esquerda após descongelamento. ............ 32
FIGURA 3 - Aloenxerto ósseo canino preservado em mel ...................................... 33
FIGURA 4 - Demonstração do local de secção óssea para confecção do implante
ósseo. A - Fragmento ósseo retirado do úmero de cão. B - Vista de frente. ............. 35
FIGURA 5 - Implantes ósseos depois da retirada do mel, lavagem com solução
fisiológica e confecção. ............................................................................................. 36
FIGURA 6 - Implante ósseo usado para estabilização da osteotomia de ílio .......... 37
FIGURA 7 - Aplicação de hemicerclagem de fio de aço em osteotomia de ílio....... 38
FIGURA 8 - Prensa de compressão manual e suporte de madeira para adequada
acomodação da hemipelve para o teste de flexão .................................................... 39
FIGURA 9 - Vista aproximada do suporte de madeira usado no teste de flexão .... 40
FIGURA 10 - Demonstração dos parâmetros de mensuração do implante ósseo .... 42
FIGURA 11- Demonstração do modo de falha dos protótipos fixados com implante
ósseo. A - Fissura na superfície dorsal do implante. B e C - Ruptura na superfície
ventral do fragmento. D e E - Ruptura na superfície dorsal do fragmento. F - Ruptura
do fio de aço. ............................................................................................................. 46
FIGURA 12 - Demonstração do modo de falha dos protótipos fixados com
hemicerclagem de fio de aço. A e B - Ruptura do osso até o foco de fratura. C e D -
Ruptura do nó da hemicerclagem. E - Deslocamento acentuado da fenda de fratura.
.................................................................................................................................. 47
12
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Comparação biomecânica da resistência das hemipelves estabilizadas
com implante ósseo em relação às hemipelves estabilizadas com hemicerclagem de
fio de aço usada isoladamente. ................................................................................. 43
13
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO 1 - Comparação dos valores de TMLI (Tração até metade da largura do
ílio) e Falha nos protótipos com implante ósseo e hemicerclagem de fio de aço. ..... 44
14
LISTA DE QUADROS
QUADRO 1 - Demonstração do modo de falha do implantes nos protótipos testados
.................................................................................................................................. 45
15
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 17
2 REVISÃO DE LITERATURA .............................................................................. 19
2.1 Pelve ............................................................................................................ 19
2.2 Fraturas de ílio ........................................................................................... 20
2.3 Implantes ósseos ....................................................................................... 22
2.4 Mel ............................................................................................................... 25
2.5 Ensaios biomecânicos ............................................................................... 27
3 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................... 32
3.1 Modelo experimental .................................................................................. 32
3.2 Coleta e preservação do implante ósseo ................................................. 33
3.3 Preparação do implante ósseo ................................................................. 34
3.4 Aplicação do implante ósseo .................................................................... 36
3.5 Aplicação de hemicerclagem do fio de aço usada isoladamente .......... 37
3.6 Ensaio biomecânico ................................................................................... 38
3.7 Avaliação estatística .................................................................................. 40
4 RESULTADOS ................................................................................................... 41
4.1 Coleta e preservação ................................................................................. 41
4.2 Preparação e aplicação do implante ósseo ............................................. 41
4.3 Aplicação da hemicerclagem de fio de aço ............................................. 42
4.4 Ensaio biomecânico ................................................................................... 43
16
5 DISCUSSÃO ...................................................................................................... 48
6 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 53
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 54
17
1 INTRODUÇÃO
A pelve do cão e do gato sustenta o corpo nos membros posteriores,
proporciona uma ancoragem para múltiplos músculos e age como um canal através
do qual passam numerosos nervos, vasos sanguíneos e outras estruturas de tecido
mole, como trato urogenital e cólon (TARVIN & LENEHAN, 1996). Fraturas múltiplas
são comuns nesta região e o ílio normalmente é fraturado simultaneamente com o
ísquio e o púbis (VANGUNDY et al., 1988). Fraturas de ílio estáveis ou com
deslocamento mínimo podem ser tratadas de forma conservadora, porém muitos
animais se beneficiarão com o tratamento cirúrgico (INNES & BUTTERWORTH,
1996).
A redução aberta e fixação interna de fraturas pélvicas prevêem a diminuição
da dor, deambulação precoce e melhora na conformação do canal pélvico (ROUSH
& MANLEY, 1992). Técnicas de fixação ilíaca são dominadas pelo uso de placas,
porém outros métodos de fixação podem ser usados tais como pinos intramedulares,
fios de aço, fixação esquelética externa e fixação de parafuso interfragmentário
(VANGUNDY et al., 1988).
Os aloenxertos ósseos corticais são biodegradáveis e comumente usados no
tratamento de fraturas em mamíferos (AMENDOLA et al., 2008). Eles empregam o
osso compacto e denso, ou córtex, com a finalidade de reconstrução e estabilidade
mecânica (WEIGEL, 1996). As propriedades biomecânicas do enxerto podem ser
alteradas pela técnica e tempo de preservação utilizada (DINGEE, 2005; SAMPAIO
et al., 2009).
Dentre os vários meios de conservação de ossos, o mel tem sido utilizado na
preservação de aloenxertos e xenoenxerto com sucesso (AMENDOLA, 2001;
GAIGA, 2002; ALIEVI, 2006; FERREIRA et al., 2008). A preservação óssea em mel
apresenta baixo custo, não necessita de equipamento especializado e é um material
de fácil obtenção (FERREIRA et al., 2008).
A análise da resistência de ossos conservados para a utilização futura em
implante é de extrema importância, já que esse material deve proporcionar
adequado suporte estrutural (AMENDOLA, 2007). Ensaios biomecânicos são
utilizados freqüentemente para determinar as propriedades mecânicas do osso
cortical e dos diversos dispositivos de fixação (VANGUNDY et al., 1988; LANZ et al.,
18
1999; CASTANIA, 2002; DINGEE, 2005, DALLABRIDA, 2005; AMENDOLA, 2007,
FITZPATRICK et al., 2008).
Dentro desse contexto, o objetivo deste trabalho foi:
- Avaliar o uso de um fragmento de úmero canino preservado em mel como
implante ósseo cortical para estabilização de osteotomia transversa de ílio em cães;
- Avaliar o uso de hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente para
esta mesma finalidade;
- Comparar biomecanicamente a resistência entres esses dois métodos de
estabilização de fraturas de ílio em cães frente à força de flexão.
19
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Pelve
Biomecanicamente, a pelve é uma estrutura retangular semelhante a uma
caixa e é constituída pelo osso coxal (ílio, ísquio e púbis), sacro e primeira vértebra
coccígea. A estrutura é bem revestida por músculos e tecidos moles (PIERMATTEI
& FLO, 1999; TOMLINSON, 2007).
Em pequenos animais as fraturas de pelve são relativamente comuns e
constitui aproximadamente 25% de todas as fraturas, a maioria resultante de
acidentes automobilísticos (BETTS, 1998). Devido à configuração da região e do
breve e resistente suporte musculotendinoso das estruturas ósseas, a maioria das
fraturas é múltipla onde o ílio, ísquio e púbis são fraturados simultaneamente,
resultando em perda de transferência de peso do membro afetado para a espinha,
instabilidade e dor (BETTS, 1998; FOSSUM, 2002).
A escolha entre intervenção cirúrgica ou terapêutica conservadora baseia-se
na experiência e interpretação radiográfica (BETTS, 1998). Incluídos no grupo dos
não-cirúrgicos estão os pacientes com pouco ou nenhum deslocamento dos
segmentos fraturados, acetábulo intacto, e continuidade do anel pélvico mantendo-
se essencialmente intacto (PIERMATTEI & FLO, 1999). A cintura pélvica
proporciona uma “tipóia”/atadura, faixa de sustentação muscular, efetiva em fraturas
com deslocamento mínimo, proporcionando quase sempre consolidação destas
fraturas (BETTS, 1998). Nestes pacientes, um mínimo de 14 dias de descanso em
gaiola é necessário. O animal deve ser monitorado quanto ao defecar e urinar e a
deambulação deve ser limitada ao mínimo (INNES & BUTTERWORTH, 1996).
Se fosse possível avaliar criticamente esses pacientes durante meses ou
anos após a lesão, certamente seria observado em muitos deles um grau
pronunciado de afuncionalidade (BETTS, 1998). Problemas como obstipação,
disúria e distocia em fêmeas reprodutoras podem ser visualizados em animais com
fraturas na pelve. Cães com fraturas do corpo do ílio deslocadas cranialmente ou
20
com luxação sacroilíacas podem apresentar-se com perceptível anormalidade na
marcha, que é inaceitável para um animal de desempenho (BETTS, 1998).
O tipo, localização e configuração da fratura irão influenciar a decisão de se
proceder à cirurgia (INNES & BUTTERWORTH, 1996). Como o animal carrega o
peso sobre o membro posterior, as forças do suporte de peso normalmente são
transmitidas do membro para o acetábulo. Essas forças são direcionadas para o
esqueleto axial através do ílio e articulação sacroilíaca. Portanto, é importante
preservar o suporte de peso do “arco” da pelve pela reparação de luxações ou
fraturas da articulação sacroilíaca, fraturas de ílio e acetábulo (DECAMP, 1992). As
indicações ao reparo cirúrgico incluem grave deslocamento dos fragmentos da
fratura, estreitamento do canal pélvico, fratura acetabular e instabilidade da
articulação coxofemoral (PAYNE, 1993; TARVIN & LENEHAN, 1996). Os vários
meios de fixação para fraturas pélvicas incluem placas, parafusos, pinos
intramedulares, fio de Kirschner, e cerclagem interfragmentária, ou a combinação
destas técnicas (PIERMATTEI & FLO, 1999).
2.2 Fraturas de ílio
As fraturas ilíacas são as mais comuns, representando 18,2 a 46% de todas
as fraturas pélvicas (BETTS, 1998; HENRY, 1985). Estas fraturas podem envolver a
asa ou corpo do ílio. Fraturas da asa do ílio podem ocorrer como uma fratura
solitária e não envolvem o suporte de peso do eixo da pelve, nem levam ao
estreitamento do canal pélvico. Estas fraturas raramente são reparadas
cirurgicamente (PAYNE, 1993).
Já as fraturas do corpo do ílio raramente ocorrem sozinhas (HENRY, 1985)
Elas são tipicamente associadas com fraturas coexistentes do púbis e ísquio, que
leva à instabilidade acentuada do suporte de peso do segmento pélvico (PAYNE,
1993). A maioria das fraturas do corpo do ílio é de natureza oblíqua, e o fragmento
caudal geralmente apresenta deslocamento cranial, ventral e medialmente,
resultando em estreitamento do canal pélvico e aumentando a probabilidade de
lesão no nervo isquiático (BETTS, 1998; PAYNE, 1993; PIERMATTEI & FLO, 1999).
21
Fraturas transversas e cominutivas também são vista, porém com menor freqüência
(DECAMP, 1992).
O nervo isquiático cursa ao longo da parece medial do ílio (HENRY, 1985).
Ele pode ser danificado no momento da fratura ou depois por compressão pela
formação de tecido fibroso durante a cicatrização óssea. Ou ainda pela
movimentação dos fragmentos da fratura quando o animal tenta suportar o peso
sobre a área (HENRY, 1985).
Repouso em gaiola deve ser reservado às fraturas solitárias com pouco ou
nenhum deslocamento ósseo, ou com cautela, quando há dificuldade financeira
(PAYNE, 1993; PIERMATTEI & FLO, 1999). Os proprietários devem ser advertidos
de que podem ocorrer o estreitamento do canal pélvico e obstipação (PAYNE,
1993). A redução digital pelo reto é de pouco valor no tratamento de fraturas ilíacas,
pois a fratura desloca logo após a remoção do dedo pelo reto. Além disso, laceração
retal iatrogênica pode ser causada pela excessiva manipulação de fragmentos de
ossos afiados (PAYNE, 1993).
O reparo de fraturas do corpo do ílio é o procedimento cirúrgico mais comum
na área pélvica (PIERMATTEI & FLO, 1999). Nos casos de estreitamento do canal
pélvico, e em cães de grande porte, o veterinário deve reparar a fratura ilíaca assim
que possível, especialmente se o animal tem menos de dois anos de idade porque o
estágio fibroplástico e reparo são imediatos e intensos (HENRY, 1985). A redução e
fixação são conseguidas mais fácil e eficientemente se praticadas dentro de quatro a
cinco dias após a fratura (HENRY, 1985; PIERMATTEI & FLO 1999).
Muitos métodos de fixação para fraturas de ílio têm sido apresentados e
usados (PIERMATTEI & FLO, 1999). É desejável a redução anatômica, mas são
prioridades maiores a fixação estável e restauração do diâmetro normal do canal
pélvico (BETTS, 1998).
A preferência entre os cirurgiões ortopedistas veterinários é a fixação por
placas e parafusos, por apresentar uma alta porcentagem de casos de sucesso,
facilidade de aplicação e requerer pequena quantidade de implantes (BETTS, 1998;
PIERMATTEI & FLO, 1999). Vários tipos de placas têm sido utilizadas, como placas
de compressão dinâmica (BETTS, 1998), placas em T (ROBINS, et al., 1973), placas
cortáveis, mini placas, (ROUSH & MANLEY, 1992), placas plásticas (STEVEN &
BRASMER, 1978), placas de reconstrução (INNES & BUTTERWORTH, 1996) e
placas duplas (BRESHEARS et al., 2004).
22
Pinos, fios de aço e parafusos compressivos podem ser utilizados adjuntos à
fixação da placa, ou em cães pequenos e gatos usados sozinhos (INNES &
BUTTERWORTH, 1996). Fixação esquelética externa também pode ser empregada
(FITZPATRICK et al., 2008). As complicações pós-operatórias resultam de redução
inadequada, quebra do implante, lesão ao nervo isquiático e, raramente osteomielite
(BETTS, 1998).
Em um estudo realizado por BRESHEARS et al. (2004) sobre a evolução
radiográfica do reparo de fraturas de ílio em 69 cães, o afrouxamento do parafuso foi
o modo mais comum de falha do implante, visto em 21% do casos. O envergamento
da placa foi visto em 7% e em 22% dos casos mostrou o uso de parafusos longos
demais.
2.3 Implantes ósseos
O osso, um tecido biológico singularíssimo e especializado, é um enxerto
ideal, haja visto que pode contribuir para a sobrevivência e qualidade de vida de um
indivíduo ao ser transplantado com êxito como tecido vivo ou morto (WEIGEL,
1996).
O enxerto ósseo não é uma prática exclusiva do século XX. Em 1668, um
cirurgião holandês, Job van Meekeren, descreveu um procedimento em que
transplantou um fragmento de crânio canino para o crânio humano. Isto foi praticado
sem algumas preocupações éticas e conseqüências morais: o paciente mais tarde
solicitou que o enxerto fosse removido, visto que o procedimento resultou em sua
excomunhão pela igreja. Philips Von Walter em 1820 na Alemanha realizou pela
primeira vez o uso clínico de aloenxerto de ossos em seres humanos. Ollier em 1867
conduziu o auto-enxerto experimental de ossos de coelhos e cães, e o primeiro auto-
enxerto clínico foi realizado em 1880 por William Macewen. Em 1915 foi publicado o
primeiro manual cirúrgico sobre enxertos ósseos por F.H. Albee, nos Estados Unidos
(WEIGEL, 1996).
O transplante de osso tem sido utilizado na medicina veterinária há muitos
anos (FOSSUM, 2002). A terminologia implica que enxerto é a transferência de um
tecido vivo ou viável, enquanto que implante refere-se ao material não viável como
23
osso morto ou material não biológico (STEVENSON, 1998). Os enxertos ósseos são
originários de três fontes, no qual teremos um enxerto autógeno quando é retirado
tecido de um indivíduo e transplantado para outro local no mesmo indivíduo. Já um
aloenxerto é um tecido obtido de um indivíduo e transplantado para outro da mesma
espécie, enquanto que um xenoenxerto é o transplante de tecido de um indivíduo a
outro de espécie diferente (PIERMATEI & FLO, 1999).
Segundo MILLIS & MARTINEZ (2007) enxertos de ossos esponjosos são
usados para propiciar células vivas e fatores de crescimento que estimulam a
produção de osso novo. Já os enxertos ou implantes corticais proporcionam
primariamente uma sustentação mecânica, agindo como preenchedores de espaço
ou escoras de sustentação de peso, também funcionam como suporte para
intracrescimento de osso novo do hospedeiro (STEVENSON, 1996). Segundo este
mesmo autor, esse processo de penetração de capilares, tecidos perivascular e de
células osteoprogenitoras, provenientes do leito receptor no interior da estrutura de
um implante ou um enxerto, é denominado osteocondução.
O osso cortical é freqüentemente coletado e preservado por questão de
conveniência, e também para que seja reduzida a imunogenicidade das células do
doador implantadas no hospedeiro. Os vários métodos de preservação exercem
efeitos diversos nas propriedades do enxerto ósseo e em sua velocidade de
incorporação pelo hospedeiro (STEVENSON, 1998).
Os resultados de um estudo realizado por ROE et al. (1988) indicam que a
preparação e o armazenamento do osso cortical resultam em mudanças nas
propriedade mecânicas, quando comparados ao osso cortical normal. Os autores
comentam que as implicações destes resultados devem ser consideradas antes de
selecionar um método de banco de ossos.
Muitas são as opções utilizadas para a preservação de ossos, entre elas tem-
se o congelamento (BROWN & CRUESS, 1982; PHILLIPS, 1988), a liofilização
(MACEDO et al., 1999), a tintura de iodo a 2% (PINTO JUNIOR, 1995), a glicerina
(COSTA 1996), o mel (AMENDOLA, 2001) entre outras.
DUELAND et al. (1989) utilizaram aloenxerto ósseo congelado na
reconstrução de oito casos de fratura diafisária cominutiva em cães. Eles fixaram o
aloenxerto com placa de compressão e obtiveram resultados satisfatórios em 86%
dos casos. Não houve sinais de rejeição precoce ou tardia e o aloenxerto
24
apresentou resultados melhores nos casos de fraturas fechadas ou em fraturas
expostas quando a infecção bacteriana foi anteriormente controlada.
COSTA (1996) ao reconstruir grande falha óssea com aloenxerto cortical
conservado em glicerina 98% em cães, observou que os ossos não precisam ser
colhidos de forma asséptica, uma vez que a glicerina tem ação bactericida e
fungicida. Os implantes não produziram fenômenos compatíveis com rejeição e
preservaram as funções de osteoindução e osteocondução. Todavia, os enxertos
ficaram menos resistentes que o osso fresco.
DEL CARLO et al. (1999) em um experimento onde foram comparados seis
métodos de preservação de aloenxertos ósseos, relataram que o osso autoclavado
requer maior tempo para revascularização e incorporação, e nesta época o enxerto
tornando-se quebradiço, além da baixa resistência mecânica e provável fraturas. A
glicerina 98% não foi efetiva na esterilização do osso e alterou suas propriedades
biomecânicas, tendo o osso apresentado aspecto seco e quebradiço. A refrigeração
e o merthiolate não mantiveram o osso sem contaminantes e os enxertos falharam.
O congelamento não alterou significativamente a resistência biomecânica do osso.
Entretanto, no aspecto de preservar a integridade física do implante, reduzir a
imunogenicidade e preservar sua esterilidade, a preservação óssea em solução
fisiológica com cefalosporina congelada a -16º C apresentou o melhor resultado.
LUCAS et al. (2001) compararam a resistência mecânica de ossos para
enxerto conservados em três diferentes métodos de conservação. Eles compararam
o mel, a glicerina 98% e o congelamento. Foram seccionadas diáfises femorais e
submetidas aos métodos de conservação por um período mínimo de 30 dias e
posteriormente submetidos a um ensaio compressivo destrutivo. Os ossos
preservados em mel apresentaram maior resistência mecânica, seguido da glicerina
98% e do congelamento. Além disso, os ossos preservados em glicerina 98%
apresentaram fissuras com uma carga menor do que a necessária para realizar a
fratura .
AMENDOLA (2007) comparou biomecanicamente a resistência óssea de
diáfises femorais conservadas em glicerina ou mel por um período de 30 dias. O
osso conservado em glicerina, apesar de apresentar aspecto ressecado no
momento da retirada do osso do conservante, recuperou seu aspecto físico ao ser
hidratado em imersão com solução fisiológica por um período de 6 horas. O autor
concluiu que na glicerina o osso foi mais resistente que no mel. Foi concluído ainda
25
que na avaliação bacteriológica e micológica a glicerina foi superior ao mel e que
este não deve ser recomendado como agente conservante sem prévio
processamento.
2.4 Mel
Desde remota antiguidade o mel vem sendo empregado como meio curativo
de muitas enfermidades (MELLO, 1973). Pomadas contendo mel para o uso em
ferimentos foram mencionadas em papiros Egípcios datados de 2000 antes de cristo
(GREENWOOD, 1993). Nesta época, suas propriedades de cicatrização, absorção
de edemas, atividade antimicrobiana, eliminação de odores e promoção de tecido de
granulação e epitelização já eram conhecidas (POSTMES et al., 1993).
Segundo MELLO (1973), o mel acondicionado adequadamente se conservará
por muitíssimos anos em perfeito estado, “não só se conserva como torna estéril os
corpos que nele estejam mergulhados”. O autor relata que um médico árabe do
século XII, Abc al-Latif, encontrou uma vasilha hermeticamente fechada contendo
mel de abelha nas pirâmides do Egito. Nela se continha o cadáver de uma criança
em perfeito estado de conservação. Alexandre Magno, rei da Macedônia, tendo
perecido num campo de batalha, foi levado à Capital de seu país dentro de um barril
cheio de mel para evitar a decomposição do cadáver durante o longo e então
moroso percurso.
Hoje, laboratórios modernos e pesquisas confirmam as numerosas
propriedades terapêuticas do mel, tais como o poder antimicrobiano e
antiinflamatório, estimulante do sistema imunológico, efeito antipirético e auxílio do
processo de cicatrização (GREENWOOD, 1993; PEREIRA et al., 1995).
O mel vem sendo utilizado como meio de preservação de vários tecidos como
córnea (MOHAN et al., 1981), pele (SUBRAHMANYAM, 1993) e ossos
(AMENDOLA, 2001), que posteriormente são usados como aloenxerto com sucesso.
AMENDOLA (2001) reparou defeito ósseo utilizando aloenxerto ósseo cortical
conservado em mel. O mel utilizado foi analisado microbiologicamente onde foi
constatado presença de bacilos, no entanto, não houve sinais de infecção no
decorrer do trabalho. O autor concluiu que o mesmo foi adequado como conservante
26
de ossos para serem utilizados como implantes corticais, pois manteve o material
livre de agentes patogênicos e não houve sinais compatíveis com rejeição nos
animais de seu experimento. A rigidez óssea manteve-se em um grau adequado
durante o transcorrer do estudo e ocorreu incorporação do enxerto ao leito receptor
aos 60 dias pós-operatório.
GAIGA (2002) utilizou fíbula ou tíbia canina preservadas em glicerina 98% ou
mel no tratamento de fraturas diafisária de úmero em pombos domésticos,
comparando os dois meios de conservação utilizados. O autor concluiu que o
xenoenxerto preservado em mel induziu menor resposta inflamatória, sendo
reabsorvido mais rapidamente que o xenoenxerto preservado em glicerina 98%,
além de ser de mais fácil confecção.
ALIEVI (2006) avaliou o uso de implante ósseo cortical conservado em mel no
reparo de grande falha óssea segmentar em 14 cães. Os implantes ósseos
apresentaram uma taxa de incorporação de 79,17%, estando sujeito a complicações
como não-união, reabsorção e fratura. Concluiu também que o mel, apesar de não
ser um substrato estéril, podendo estar contaminado com Bacillus spp., mantém os
implantes ósseos nele conservados livres de contaminação.
POSTMES et al. (1993) comentaram que o mel não pode ser considerado
estéril e muitas vezes contêm bacilos não patogênicos. Bacilos aeróbicos são
microrganismos mais freqüentemente encontrados na superfície externa, no
aparelho bucal e no intestino das abelhas (SANTOS, 2007). Portanto, o mel
destinado ao uso medicinal deve ser estéril e livre de resíduos, para o uso clínico
mais aceitável (POSTMES et al., 1993).
FERREIRA et al. (2008) avaliaram implantes ósseos corticais alógenos
conservados em mel na substituição de segmento diafisário do fêmur de 12 gatos
domésticos. Não houve diferença perceptível na resistência do osso receptor em
relação ao implante durante a confecção dos orifícios no osso conservado em mel.
Obteve-se incorporação em 75% dos casos e em muitos casos não foi possível
observar a transição entre osso normal e implantado após o período experimental. O
período de avaliação foi de 180 dias.
27
2.5 Ensaios biomecânicos
A biomecânica estuda as forças que atuam sobre e dentro das estruturas
biológicas e analisa os efeitos produzidos por estas forças (MARTINS, 2001). As
influências mecânicas sobre o osso e implantes de fixação são importantes porque
uma carga excessiva pode resultar na falha do osso ou implantes (SCHWARZ,
1996).
Quando a força é aplicada a um objeto, este se deforma com relação ao seu
estado original (F= ma; a força que atua sobre um corpo é igual ao produto da
massa do corpo por sua aceleração). Se durante a aplicação da carga a deformação
é de tal ordem que quando a carga é removida o objeto reassume sua posição e
conformação original, isso é conhecido como deformação elástica. Se uma carga for
aplicada até o ponto em que o objeto não é mais capaz de reverter à sua forma
original, este é o ponto de quiescência. Já quando o objeto sofre deformação
permanente esta é chamada de deformação plástica. E finalmente com continuidade
da aplicação da carga na região plástica tem-se o ponto de fratura (SCHWARZ,
1996).
O osso possui uma acentuada combinação de propriedades físicas, sendo
muito resistente às tensões mecânicas ao mesmo tempo em que apresenta
elasticidade e leveza (AMARAL et al., 1994). Cada osso no esqueleto animal
apresenta desenho único (BENTO, 2003).
Felizmente para o cirurgião ortopedista, o osso é um material quebradiço, que
quando submetido à pressão, sofre pouca deformação plástica antes de fraturar.
Este comportamento permite a reconstrução acurada e anatômica do osso, em
retorno à sua conformação pré-fratura. Por outro lado, o material empregado pelo
cirurgião na estabilização de fraturas como, por exemplo, a placa óssea, é
geralmente dúctil, permitindo a deformação plástica de sua forma, para que obtenha
o perfil acurado, sem que se quebre (SCHWARZ, 1996).
Os dois parâmetros mais importantes para a descrição do comportamento
mecânico do osso e dos implantes cirúrgicos são seu módulo de rigidez e sua
resistência. O módulo é medida da quantidade de deformação elástica que um
objeto sofre ao ser submetido a cargas. Já a resistência está relacionada à
28
quantidade de carga que um material pode suportar antes de fraturar (SCHWARZ,
1996).
In vivo, o osso está submetido geralmente a cinco forças internas e
externamente geradas, que podem resultar numa fratura. Forças axiais, sejam de
compressão ou tensão, força de cisalhamento, flexão e torção. Estas forças podem
surgir individualmente ou, mais comumente, combinadamente (SCHWARZ, 1996).
Os ensaios mecânicos têm a finalidade de determinar as propriedades
mecânicas dos diversos tipos de materiais. Basicamente há dois tipos de ensaios:
destrutivos e não-destrutivos. Os primeiros promovem a ruptura ou inutilização do
material. Nesta categoria estão incluídos os ensaios de tração, impacto, flexão,
torção, fadiga compressão e outros. Nos ensaios não-destrutivos estão as
utilizações de raio-x, ultra-som, magnoflux, além de outros que podem determinar
algumas propriedades físicas ou mecânicas (SOUZA, 1974 apud CASTANIA, 2002).
As propriedades in vitro do osso podem variar significantemente das
propriedades in vivo, dependendo de certas condições das quais podemos citar a
idade, o frescor do material e o método pelo qual o tecido é conservado. As
propriedades elásticas, densidade, conteúdo mineral do osso e resistência variam
significantemente, sendo comuns mudanças na ordem de 10% (CASTANIA, 2002).
Técnicas de ensaios mecânicos tradicionais são usadas rotineiramente para a
medição das propriedades mecânicas do tecido ósseo. No osso cortical, os ensaios
comumente aplicados são: ensaio uniaxial de tração e compressão, flexão em 3 ou 4
pontos, torção, cisalhamento puro, micro e nanopenetração, fratura e fadiga
(BENTO, 2003).
Os ensaios de flexão são utilizados com freqüência, principalmente quando
são analisados ossos de pequenos animais, para os quais se torna difícil a
fabricação de amostras para os ensaios de tração e compressão. Nos ensaios de
flexão, ossos longos inteiros são ensaiados até a falha. O tecido ósseo é mais
resistente à compressão que à tração, conseqüentemente a fratura ocorrerá no lado
tracionado da diáfise solicitada (Figura 1) (BENTO, 2003).
29
Figura 1 - Diáfise femoral submetida à flexão.
Testes biomecânicos são utilizados para avaliação da resistência óssea para
enxertos (MACEDO et al.,1999; LUCAS et al., 2001; DINGEE, 2005; SALBEGO, et.
al., 2006) assim como para avaliar os dispositivos de fixação em vários tipos de
osteossínteses (RAHAL et al., 1998; LANZ et al., 1999; ANDERSON et al., 2002).
DALLABRIDA et al. (2005) em um estudo ex-vivo, compararam a ação das
forças de compressão axial e de flexão em dois métodos de fixação de fratura
diafisária transversa em fêmur de cães. Em um método foi utilizado dois pinos
intramedulares de Steinmann de 2,0 mm de diâmetro e no outro foi utilizado
transfixação cortical interna com pinos de Steinmann de 2,0 mm de diâmetro de
forma que os mesmos formassem uma tala ao redor do osso e fixando-os com fios
de aço inoxidável de 0,6 mm de diâmetro em cerclagem. O modelo experimental foi
submetido às forças em uma prensa Soloteste®. Concluiu-se que a técnica de
transfixação esquelética interna proporciona maior rigidez que a do pino
intramedular em relação às forças de compressão axial e envergamento.
HARDIE et al. (1999) compararam as propriedades mecânicas do uso de
placa acetabular curva com 5 furos de 2,7 mm e placas de reconstrução com cinco
furos de 3,5 mm quando aplicadas em osteotomias acetabulares. O método
utilizando placa acetabular curva foi aplicado ao acetábulo dorsal de uma hemipelve
e o outro método na hemipelve contralateral. Uma fratura transversa central foi
simulada por osteotomia com uma serra fina. A carga foi aplicada a 10 mm/ min até
que a composição osso-placa falhasse catastroficamente ou não sustentasse um
30
aumento de carga. Ambas as técnicas fornecidas compararam força, rigidez e
energia absorvida. Não houve diferenças estatisticamente significantes em ambas
as técnicas. Devido à relativa facilidade de aplicação, a placa acetabular curva de
2,7 mm pode ser a melhor escolha para o reparo de fraturas acetabulares em cães.
VANGUNDY et al. (1988) testaram dois métodos de fixação de fraturas
ilíacas em cães no qual pelves caninas foram testadas bilateralmente para
determinar a rigidez e a força do ílio intacto e de osteotomias ilíacas oblíquas. Em
um sistema de fixação foram testados três parafusos esponjosos inseridos ventro-
dorsalmente por meio da osteotomia, no outro uma placa de compressão dinâmica
de cinco furos colocada lateralmente. Foram quantificadas as propriedades
estruturais durante a aplicação de força de torção, compressão axial e compressão
axial mais dobramento. Os autores concluíram que a fixação com parafuso
interfragmentário das osteotomias ilíacas oblíquas foi mais rígida e mais forte do que
a fixação por placa em todos os modelos de teste e as diferenças foram
estatisticamente significativas nos modelos de força de torção e na axial mais
dobramento.
FITZPATRICK et al. (2008) realizaram um estudo ex-vivo visando comparar
as propriedades biomecânicas da fixação esquelética externa com cinco pinos
lineares e colocação de placa e parafusos para estabilização de osteotomia ilial em
cães. Foram determinadas a rigidez de dobramento, força aplicada total final e falha.
Nove de dez das hemipelves estabilizadas com placas e parafusos falharam por
fratura através dos orifícios dos parafusos caudais e nove de dez das hemipelves
estabilizadas com fixador externo falharam pela fratura do ísquio na região
suportada pelo rolador de montagem. Não houve diferença significativa na rigidez de
dobramento entre as técnicas de estabilização, mas as forças aplicadas total final e
de falha foram significativamente maior para as hemipelves estabilizadas com
fixadores externos.
ROE (1997) avaliou as características mecânicas das configurações de
cerclagens de fios de aço. Foi comparado a propriedade mecânica de torção, laço
simples, laço duplo, enrolada dupla e cerclagem laço/ torção. Todas as cerclagens
foram feitas com fio de aço ortopédico de 1,0 mm. A tensão inicial gerada por 18
cerclagens de cada tipo foi determinada usando uma máquina de ensaio de
materiais depois de dar nó ao redor do modelo de ensaio. Seis fios de cada tipo
foram distraídos e a rigidez inicial e o rendimento de carga foram determinados.
31
Comportamento do rendimento foi ainda investigado em seis fios de cada tipo, ao
determinar a carga necessária para reduzir a tensão da cerclagem abaixo de 30
Newton (N) seguindo um incremento (50 N) de regime progressivo de carga e
descarga. Cerclagem tipo torção gerou menos tensão do que a cerclagem tipo laço
simples. O rendimento de carga destes dois tipos foi semelhante. Na cerclagem tipo
laço duplo e enrolada dupla geraram tensão superior e resistiram a uma maior carga
antes do afrouxamento. A cerclagem laço/torção teve uma tensão inicial
intermediária, mas teve maior resistência à carga. Os resultados encontrados
demonstraram que a cerclagem tipo laço/duplo e enrolada dupla proporciona maior
compressão dos fragmentos e resiste melhor às cargas associadas ao peso de
suporte do que os métodos de torção e laço simples. A cerclagem tipo laço/torção
pode ter vantagens por causa de sua resistência a carga.
32
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Modelo experimental
Foram obtidas no setor de Patologia do Hospital Veterinário da Universidade
Federal de Santa Maria 13 pelves de cães adultos, de ambos os sexos, de várias
raças, pesando entre 8 e 60 kg, que morreram por razões não relacionadas com
este estudo, livre de doenças infecto contagiosas. Com uma serra manual, todas as
pelves foram divididas em hemipelve direita e esquerda por osteotomia através do
púbis e ísquio. Posteriormente foram debridadas de tecidos moles e inspecionadas
para assegurar que estavam livres de anormalidades fisiológicas. Em seguida, as
hemipelves foram lavadas em água corrente, colocadas em sacos plásticos e
congeladas em freezer convencional por um período de no máximo duas semanas.
No momento da preparação do teste, as hemipelves foram descongeladas em
temperatura ambiente (Figura 2). Em todas as amostras, uma fratura ilíaca
transversa foi simulada através da osteotomia do corpo do ílio com ajuda de uma
serra manual.
Figura 2 - Hemipelve canina direita e esquerda após descongelamento.
33
3.2 Coleta e preservação do implante ósseo
Foram coletados úmeros de cães que morreram por causas que não
interferiam na integridade óssea e livre de doenças infecto contagiosas,
provenientes do setor de Patologia do Hospital Veterinário da Universidade Federal
de Santa Maria. Os úmeros direito e esquerdo foram coletados de forma não
asséptica e tiveram os tecidos moles removidos. Com ajuda de uma serra manual,
retirou-se a epífise proximal e a diáfise imediatamente após a tuberosidade
deltóidea. Foram removidos periósteo e medula óssea e após lavagem em água
corrente os fragmentos ósseos foram acondicionados em frascos contento mel de
forma que ficassem totalmente submersos (Figura 3). Os frascos foram
armazenados em temperatura ambiente por um período entre 30 e 228 dias.
Figura 3 - Aloenxerto ósseo canino preservado em mel.
34
3.3 Preparação do implante ósseo
No momento do teste, o segmento ósseo foi retirado do mel e lavado em
solução fisiológica. Com a ajuda de uma broca odontológica, retirou-se a cortical da
face cranial do segmento, de forma que este ficasse em uma forma de semi-elípse.
Em seguida, resto de medula óssea e osso esponjoso também foram retirados. Para
se adequar ao tamanho do corpo do ílio, o osso foi serrado cerca de
aproximadamente 0,5 cm ou menos a partir da extremidade distal do fragmento. As
pontas ósseas foram cortadas e arredondadas com ajuda de uma lima (Figuras 4 e
5).
35
Figura 4 - Demonstração do local de secção óssea para confecção do implante ósseo. A – Fragmento
ósseo retirado do úmero de cão. B – Vista de frente.
A
B
36
Figura 5 - Implantes ósseos depois da retirada do mel, lavagem com solução fisiológica e confecção.
3.4 Aplicação do implante ósseo
Com ajuda de um auxiliar, a fratura simulada de uma hemipelve, escolhida
aleatoriamente, foi mantida reduzida e alinhada. Em seguida, o implante ósseo foi
aplicado na superfície dorsal do corpo ílio, abraçando as duas extremidades
fraturadas. Com uma broca de 1,5 mm foram feitos dois orifícios paralelos na
superfície lateral do implante ósseo, transpassando o corpo do ílio até a superfície
medial do implante. Na seqüência, foi inserido um fio de aço inoxidável número 4
através de cada orifício para confecção da hemicerclagem de forma que o nó ficasse
na superfície dorsal do implante (Figura 6).
37
Figura 6 - Implante ósseo usado para estabilização da osteotomia de ílio.
3.5 Aplicação de hemicerclagem do fio de aço usada isoladamente
Na hemipelve contralateral foi feito um orifício em cada fragmento pélvico,
horizontalmente paralelos, onde posteriormente foi aplicado fio de aço inoxidável
número 4 para confecção de uma hemicerclagem, de modo que o nó ficasse na
superfície lateral do ílio (Figura 7).
38
Figura 7 - Aplicação de hemicerclagem de fio de aço em osteotomia de ílio.
3.6 Ensaio biomecânico
O teste de resistência foi realizado no Laboratório de Materiais da Construção
Civil (LMCC) desta universidade. Foi utilizada uma prensa de compressão manual
da marca Soloteste® (Figura 8) no qual o resultado da resistência da cada método
de osteossíntese foi anotado e posteriormente convertido os valores em Kgf por
meio da fórmula fornecida pelo setor de Engenharia, conforme, C = C1 × g, onde C=
carga [Newton], C1= kgf [quilograma força], g = aceleração da gravidade [m/s
2
]. Foi
estabelecido que o momento de interromper a força de flexão e aferir o valor obtido
seria quando a fenda de fratura atingisse a metade do valor da largura do corpo do
ílio, ou quando aparecesse o primeiro sinal de fissura ou quebra do implante por
impactação da carga aplicada. A largura do corpo do ílio de cada hemipelve foi
medida com um paquímetro anteriormente ao teste. Para saber a força máxima que
cada método poderia suportar, após as aferições estabelecidas, todos os métodos
foram testados até a falha total. Os modos de TMLI (tração até a metade da largura
do ílio) e falha foram determinados à partir de observações feitas durante o teste e
inspeção de cada amostra. Para ter uma adequada acomodação da hemipelve na
prensa e evitar seu deslizamento durante o teste de flexão, foram elaborados dois
39
suportes de madeira onde em um deles havia uma fenda com leve inclinação para
que a região da asa do ílio se encaixasse corretamente (Figuras 8 e 9). A aplicação
da força foi no sentido dorso-ventral. Durante os testes, a marcação dos valores
obtidos na prensa se deu por meio da observação de um manômetro analógico
acoplado à mesma.
Figura 8 - Prensa de compressão manual e suporte de madeira para adequada acomodação da
hemipelve para o teste de flexão.
40
Figura 9 - Vista aproximada do suporte de madeira usado no teste de flexão.
3.7 Avaliação estatística
Os resultados obtidos foram estatisticamente avaliados por Análise de
Variância (ANOVA) e teste F. Os dados foram interpretados, após a transformação
em raiz quadrada, pelo programa SAS versão 9.1 (SAS 2003), e o nível crítico de
significância foi de 5 % (P> 0,05). O delineamento adotado foi o inteiramente
casualizado com 13 repetições.
41
4 RESULTADOS
4.1 Coleta e preservação
As pelves usadas, independente do tamanho, idade do doador, e o modo de
preservação das mesmas, foram adequados para a construção dos protótipos, pois
mantiveram rigidez óssea normal. Este fato foi observado ao serrar os ossos para
confecção da fratura.
Os segmentos ósseos preservados em mel, nos diferentes períodos de
conservação, apresentaram aspecto satisfatório, não evidenciando quaisquer sinais
de fissuras ou rachaduras, mantendo a rigidez óssea durante o ato de serrar e
perfurar. Alguns segmentos ósseos tinham resquício de osso esponjoso na parte
proximal, este se apresentou mais frágil, sendo facilmente cortado, porém não
interferiram no resultado final, pois todas as hemicerclagens foram feitas na parte
cortical do segmento.
4.2 Preparação e aplicação do implante ósseo
A preparação do implante ósseo foi de fácil execução. O momento mais
trabalhoso foi a retirada da cortical na face cranial do segmento, demandando um
pouco de prática para minimizar o tempo de confecção do segmento. O tamanho do
implante ósseo em geral foi o mesmo da hemipelve receptora, ou seja, um implante
ósseo retirado de um animal de 20 quilos serviu em uma pelve retirada de um animal
do mesmo peso.
Observou-se que a face lateral do implante ósseo possui a superfície mais
lisa e regular que a medial, apresentando melhor encaixe quando colocado na borda
lateral do corpo do ílio. Portanto, o segmento ósseo deve ser colocado com sua
extremidade proximal voltada para o lado do acetábulo da pelve. Isto é de fácil
diferenciação, pois a extremidade proximal em geral é mais larga.
42
O tamanho e a configuração do implante ósseo influenciaram com relação à
estabilidade da fratura. Quanto maior a altura externa e menor a espessura interna
do osso, melhor foi a estabilidade (Figura 10). Porém, nenhum implante ósseo foi
capaz de promover 100% de estabilidade. O afastamento entre os fragmentos
ósseos foi de 2 mm em média. Os orifícios realizados no implante ósseo e no corpo
do ílio foram feitos simultaneamente, introduzindo-se em seguida o fio de aço. Esta
manobra reduziu o tempo e facilitou a confecção da hemicerclagem.
Figura 10 - Demonstração dos parâmetros de mensuração do implante ósseo.
4.3 Aplicação da hemicerclagem de fio de aço
A aplicação da hemicerclagem de fio de aço foi de fácil execução,
necessitando de pouco tempo para sua confecção. Este método promoveu
estabilidade à fratura.
largura
altura
espessura interna
comprimento
43
4.4 Ensaio biomecânico
A força de flexão necessária para a tração da fenda da fratura até a metade
da largura do ílio foi significativamente maior (P= 0,03) para hemipelves que foram
estabilizadas com implante ósseo (média ± SD: 16,54 ± 5,29 kgf) do que nas
hemipelves estabilizadas com hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente
(média ± SD: 12,54 ± 4,01 kgf). A força aplicada para falhar foi também
estatisticamente maior (P= 0,002) para as hemipelves que foram estabilizadas com
implante ósseo (média ± SD: 20,16 ± 7,3 kgf) do que nas que foram estabilizadas
com hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente (média ± SD: 12,54 ± 4,01
kgf) (Tabela 1 e gráfico 1).
Tabela 1 – Comparação biomecânica da resistência das hemipelves estabilizadas com implante ósseo
em relação às hemipelves estabilizadas com hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente.
Tração até ½ largura do ílio
Falha
Pelve Implante ósseo Hemicerclagem
(kgf) (kgf)
Implante ósseo Hemicerclagem
(kgf) (kgf)
1 20 17
2 16 13
3 13 08
4 14 13
5 13 08
6 27 13
7 09 12
8 11 08
9 20 10
10 21 12
11 22 19
12 11 20
13 18 10
20 17
16 13
21 08
16 13
13 08
38 13
24 12
11 08
22 10
25 12
24 19
11 20
21 10
Média 16,54 12,54
20,16 12,54
Desvio padrão 5,29 4,01
7,3 4,01
44
Gráfico 1 - Comparação dos valores de TMLI (Tração até metade da largura do ílio) e Falha nos
protótipos com implante ósseo e hemicerclagem de fio de aço.
Dez das hemipelves estabilizadas com implante ósseo falharam por quebra
do implante, duas falharam por rompimento do osso pela ação do fio de aço até o
foco de fratura e uma pela quebra do fio de aço. Nove das hemipelves estabilizadas
com hemicerclagem de fio de aço falharam por quebra no nó da hemicerclagem. Em
duas houve deslocamento acentuado da fenda de fratura sem quebra da
hemicerclagem e em duas houve rompimento do osso até o foco de fratura. Os
modos de falhas estão ilustrados no quadro 1 e figuras 11 e 12.
0
5
10
15
20
25
TMLI
Falha
Carga ( kgf)
implante
hemicerclagem
45
Quadro 1 – Demonstração do modo de falha do implantes nos protótipos testados.
Modo de Falha dos Implantes
Pelve
Implante ósseo
Hemicerclagem
1
superfície dorsal
nó
2
superfície dorsal
nó
3
superfície lateral
nó
4
superfície lateral
nó
5
superfície dorsal
ruptura do osso até o foco de fratura
6
ruptura do osso até foco
de fratura
nó
7
quebra do fio de aço no
orifício do osso
deslocamento acentuado da fenda
8
superfície dorsal
deslocamento acentuado da fenda
9
superfície lateral
nó
10
ruptura do osso até foco
de fratura
nó
11
superfície dorsal
nó
12
superfície dorsal
nó
13
superfície dorsal
ruptura do osso até o foco de fratura
46
Figura 11 - Demonstração do modo de falha dos protótipos fixados com implante ósseo. A – Fissura
na superfície dorsal do implante. B e C – Ruptura na superfície ventral do fragmento. D e E – Ruptura
na superfície dorsal do fragmento. F – Ruptura do fio de aço.
A
B
C
D
E
F
47
Figura 12 - Demonstração do modo de falha dos protótipos fixados com hemicerclagem de fio de aço.
A e B – Ruptura do osso até o foco de fratura. C e D – Ruptura do nó da hemicerclagem. E –
Deslocamento acentuado da fenda de fratura.
Das treze hemipelves, sete foram fixadas com implante ósseo do lado direito
e seis do lado esquerdo, e as hemicerclagens usadas isoladamente nas hemipelves
contralaterais. Não houve diferença estatística com relação ao lado utilizado.
A
B
C
D
E
48
5 DISCUSSÃO
O tratamento das fraturas pélvicas pode ser conservador, mas muitas vezes
resultam em sub-ótimo ou inaceitável função a longo prazo se os segmentos da
fratura estão substancialmente deslocados (HOULTON & DYCE, 1994;
FITZPATRICK et al., 2008). Fraturas ilíacas são satisfatoriamente estabilizadas por
placas e parafusos, tendo como falha o afrouxamento do parafuso, quebra da placa
e aplicação inadequada do implante (BRESHEARS et al., 2004).
Este estudo analisou o uso de implante ósseo cortical alógeno preservado
em mel em fraturas de ílio, e avaliou biomecanicamente sua rigidez, comparando-a
com o uso de hemicerclagem de fio de aço usado isoladamente.
Os enxertos corticais possuem rigidez e resistência que permitem sua
utilização como uma placa de osso no restabelecimento da continuidade óssea
(DENNY & BUTTERWORTH, 2006). Este tipo de implante não aporta células
viáveis, mas permite a osteocondução, que é o processo pelo qual o enxerto atua
como arcabouço para formação de osso novo (AMARAL et al., 1994). A maioria dos
enxertos morre e é gradualmente removido e substituído por células mesenquimais
do leito hospedeiro que se diferenciarão e formarão osteoblastos e osteoclastos.
Sua capacidade osteoindutora é discutível (AMARAL et al., 1994; DENNY &
BUTTERWORTH, 2006).
É importante a escolha do meio de preservação do enxerto ósseo, pois
dependendo do método escolhido, podem ocorrer alterações nas propriedades
biomecânicas do osso. A análise da resistência de ossos conservados para
utilização futura em implantes é de extrema importância, já que esse material deve
proporcionar adequado suporte estrutural (AMENDOLA, 2007).
A justificativa para a utilização do mel como meio de preservação foi baseado
em estudos prévios relatados por AMENDOLA (2001), GAIGA (2002), ALIEVI (2006)
e FERREIRA et al. (2008). Estes autores relatam que o mel proporciona um
adequado meio de preservação de ossos, pois mantém o grau de rigidez óssea
apropriado, reduz a resposta inflamatória tanto para aloenxertos como para
xenoenxertos e mantém os implantes ósseos livres de contaminação.
Teste biomecânico de estruturas de forma irregular como a pelve é
problemático (VANGUNDY et al., 1988; FITZPATRICK et al., 2008). Já que várias
49
fraturas pélvicas recuperam-se sem tratamento cirúrgico, a força e rigidez necessária
de um sistema de fixação ilíaca são desconhecidas (VANGUNDY et al., 1988).
Autores têm utilizado comparações similares de rigidez entre sistemas de implantes
em pelves caninas para elucidar as características biomecânicas relativas de vários
métodos de fixação (VANGUNDY et al., 1988, STUBBS et al., 1998; LANZ et al.,
1999; FITZPATRICK et al., 2008).
O implante ósseo usado neste experimento foi projetado para proporcionar
uma alternativa biodegradável na redução anatômica e estabilidade de fraturas
ilíacas. O teste biomecânico utilizado para este sistema de fixação foi importante na
avaliação da eficiência do método.
A habilidade de um composto de osso-implante de sustentar a aplicação de
força cíclica fisiológica é tão importante quanto uma única aplicação de força no
ponto da fratura (VANGUNDY et al., 1988).
A escolha do implante ósseo usado em relação à hemipelve receptora foi
baseada no peso aproximado de ambos os ossos e pela inspeção visual. Alguns
fatores como altura externa e espessura interna influenciaram na estabilidade da
fratura. O osso é um material de natureza biológica e como tal, suas propriedades
físicas variam amplamente de amostra a amostra (RHO et al., 1998). Entretanto, por
mais alto que fosse o implante, e menor fosse a espessura interna, não foi possível
alcançar estabilidade da fratura.
A instabilidade foi observada em geral com uma fenda de 2 mm entre os
fragmentos ósseos, proporcionando portanto uma cicatrização óssea indireta. Além
disso, a região possui um forte suporte muscular, melhorando a estabilidade do
método e favorecendo a cicatrização. Fraturas pélvicas irão proceder para a união
com menor estabilização rígida do que fraturas de ossos longos, e a restauração do
diâmetro do canal pélvico adequado são mais importantes do que redução
anatômica precisa (BETTS, 1998; FITZPATRICK et al., 2008). A musculatura pélvica
abundante oferece suporte mecânico intrínseco e um ambiente que promove união
da fratura (PIERMATTEI & FLO, 1999; FITZPATRICK et al., 2008).
A utilização de hemicerclagem com fio de aço como meio de fixação para
essas fraturas foi escolhido para comparação pois é a técnica comumente utilizada.
Fios de cerclagem são utilizados para manter a redução de fragmentos da fratura.
Para fazer isso com sucesso, eles devem resistir às cargas a que são submetidos no
osso fraturado (ROE, 1997). Suas habilidades em resistir a estas cargas são
50
relatadas como tensão gerada durante a sua torção, compressão das superfícies
dos fragmentos e a segurança do nó (ROE, 1997). Hemicerclagem de fio de aço é
freqüentemente usada em fraturas de pelve por ser de fácil aquisição e baixo custo
em relação às placas ósseas.
A aplicação da hemicerclagem de fio de aço nos protótipos foi de fácil
execução. Porém, in vivo, o ato de passar o fio no sentido latero-medial e depois
retornar é dificultado pelo rico suporte muscular da região. A redução da fratura
utilizando fio de aço proporcionou maior estabilidade em relação ao uso do implante
ósseo. Entretanto, esta estabilidade observada ex vivo não é a mesma observada in
vivo, onde freqüentemente ocorre deslocamento dos fragmentos ósseos logo após o
procedimento cirúrgico, sendo observada até mesmo em radiografias de pós-
operatório imediato.
A opção pela aplicação de duas hemicerclagens com o nó voltado para a
superfície dorsal do implante foi feita para facilitar a aplicação do método, pois a
passagem do fio em ambas corticais é feita em uma única vez. Este fato deverá ser
importante quando usado in vivo.
Nos dois métodos de fixação, a força de flexão foi aplicada diretamente sobre
o local da fratura, ocorrendo compressão na face dorsal da osteotomia e distração
na face ventral dos segmentos ilíacos. No osso submetido à flexão desenvolvem-se
tensões de tração e compressão, mas o início da fratura ocorre na região tracionada,
haja isto que a resistência à tração do osso é menor que a resistência à compressão
(DINGEE, 2005). Como a tração da fenda iniciava logo após o início da aplicação da
carga, foi estipulado que o momento de interromper a carga seria quando esta fenda
atingisse metade da largura do ílio correspondente.
Os protótipos mais resistentes foram aqueles fixados com implante ósseo,
tanto para a fenda atingir metade da largura do ílio como para falhar. O tecido ósseo,
como todo tecido conjuntivo, é formado por células, fibras e substância fundamental,
porém seus componentes extracelulares apresentam-se calcificados, tornando-o um
dos tecidos mais resistentes do corpo (AMARAL el al., 1994).
De treze espécimes fixados com implante ósseo, cinco falharam antes da
fenda de fratura atingir metade da largura do ílio e oito falharam com aplicação
máxima da carga. Os modos de falha foram tanto nas superfícies dorsais como
ventrais do implante. Em dois espécimes ocorreu ruptura do osso até o foco de
fratura. Isto pode ter ocorrido devido às diferenças naturais das propriedades físicas
51
que cada osso possui (RHO et al., 1998). Um espécime falhou por ruptura do fio de
aço. Provavelmente ocorreu fadiga do fio de aço pela manipulação excessiva na
hora da confecção do espécime.
Já nos modelos fixados com fio de aço, nove falharam antes de a fenda
atingir metade da largura do ílio. Todos estes modelos falharam por ruptura no nó da
hemicerclagem. Em dois modelos ocorreu ruptura do osso até o foco de fratura. Em
dois modelos, após a mensuração da fenda até o limite estipulado, ocorreu
deformação excessiva desta, porém sem aumento da carga aplicada. Este fato pode
ser explicado pela diferença de tamanho entre a hemipelve usada no teste e
espessura do fio de aço utilizado, pois esta deformação ocorreu em pelves menores.
Há muitos fatores que influenciam o sucesso da reparação da fratura onde a
cerclagem é usada. Estes incluem a configuração das congruências das fraturas,
número de cerclagens aplicadas e a habilidade da cerclagem em resistir às forças
aplicadas (ROE, 1997).
É fato conhecido que um material implantado cirurgicamente em um ser vivo
será submetido a diversos esforços, tais como tração, rotação, estiramento,
deslizamento, compressão, entre outros. Sendo assim, é importante que o cirurgião
saiba que sua técnica preconizada apresentará além de boa aceitação, também
condições estruturais adequadas. Por isso, a importância do uso de testes
biomecânicos em materiais e técnicas que serão respectivamente implantados e
aplicados em animais (DALLABRIDA et al., 2005).
O suporte de madeira usado na montagem das hemipelves para os ensaios
permitiu deslocamento do osso conforme a força foi sendo aplicada, sem deslize da
peça no suporte. Para que não houvesse deslocamento da peça, reparos de metal
ou cerâmica foram usados para dar maior rigidez à hemipelve no suporte. Algumas
hemipelves não foram bem estabilizadas, ocorrendo deslize das mesmas. Neste
caso, o resultado deste teste foi excluído da análise, assim como os dados da
hemipelve contralateral.
Outros tipos de suporte para teste semelhante, como o encaixe rígido do ílio
em cimento ou resina podem diminuir mais precisamente as forças de dobramento
em que a pelve é submetida in vivo, porém, estudos prévios não encontraram
diferenças atribuídas para uma ou outra técnica de montagem em relação ao teste
biomecânico comparativo das técnicas de reparo de osteotomia acetabular
(VANGUNDY et al., 1988; STUBBS et al., 1998; FITZPATRICK et al.,2008).
52
Apesar do modelo usado não simular precisamente a aplicação da força
fisiológica, onde o valor final da força aplicada provavelmente seria menor, acredita-
se que o desenho permitiu comparação válida entres os dois métodos de
estabilização. Considerando que a carga necessária para falhar pode ter um
significado clínico limitado por causa dano prévio da redução da osteotomia,
características biomecânicas de construções osso-implante são comumente
relatadas e permitem comparações entre técnicas de fixação submetidas a testes de
metodologias semelhantes (STUBBS et al., 1998).
A instabilidade do uso de implante ósseo foi uma limitação do estudo. Porém,
a redução anatômica não pode ser sempre atingida em situações clínicas no qual
placas são usadas para estabilizar fraturas ilíacas e osteotomias (BRESHEARS et
al., 2004; FITZPATRICK et al., 2008). A fixação associada teria provavelmente
aumentado a estabilidade biomecânica das hemipelves com implante ósseo neste
estudo, pois a superfície ventral do ílio é a superfície de tensão (VANGUNDY et al.,
1988). A confecção de uma segunda hemicerclagem nos fragmentos ventrais do ílio
ajudaria na estabilização da fratura, porém, o objetivo deste estudo foi utilizar
apenas um método de fixação em fraturas de ílio. Segundo VANGUNDY et al.
(1988) e FITZPATRICK et al. (2008), tem sido dada maior importância ao número
máximo de córtices ancoradas do que o tamanho de placa em relação à força de
resistência atuando sobre fraturas ilíacas. Outra opção de fixação do implante ósseo
seria a confecção do nó da hemicerclagem situado na superfície ventral do ílio. Esta
técnica não foi adotada, pois haveria a possibilidade do fio de aço migrar para o foco
de fratura. Com o uso de parafusos no lugar da hemicerclagem de fio de aço
provavelmente se alcançaria maior estabilidade do método, esta é uma alternativa
viável e pode ser testada em experimentos futuros.
Apesar de a hemipelve contralateral servir como controle intrínseco para
análises estatísticas comparativas neste estudo, variações de tamanho e
conformação pélvica, assim como a aplicação dos implantes ósseos, contribuiu para
o grande desvio padrão no presente estudo.
Uma vantagem do uso de implante ósseo em relação a outros métodos de
fixação ilíaca como placas e parafusos, é a diminuição considerável do custo do
implante. Outra questão importante é que por se tratar de um implante ósseo cortical
alógeno é provável que ocorra a integração do implante à fratura, formando um
suporte extra para a consolidação desta.
53
6 CONCLUSÃO
Diante dos resultados apresentados conclui-se que:
- O uso de implante ósseo cortical alógeno preservado em mel é uma
alternativa viável para imobilização de fraturas ilíacas, embora apresente
instabilidade.
- O uso de hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente promove
estabilidade em fraturas ilíacas ex vivo.
- A fixação de osteotomia ilíaca com o uso de implante ósseo cortical
alógeno canino apresenta maior resistência frente à força de flexão em relação ao
método utilizando hemicerclagem de fio de aço usada isoladamente.
- Recomendam-se estudos experimentais in vivo da utilização de
implante ósseo cortical alógeno preservado em mel como métodos de osteossíntese
de pelve em cães, antes de ser indicada para a rotina cirúrgica veterinária.
.
54
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