Saiba mais - Prof. Dr. Luiz Sérgio Marcelino Gomes

Capítulo 57
Mecanismos de Falhas Assépticas dos Implantes
Artroplásticos de Quadril
Luiz Sérgio Marcelino Gomes
- Mestre e Doutor em Ortopedia pela Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da U.S.P.
- Chefe do Serviço de Cirurgia e Reabilitação Ortopédico-Traumatológica de Batatais (SECROT-SP)
- Chefe do Grupo de Quadril do Hospital e Maternidade Celso Pierro – PUC-Campinas (SP)
Julio Paim Rigol
- Médico Assistente do Grupo de Quadril do Pronto Socorro de Fraturas de Passo Fundo
- Membro Associado da Sociedade Brasileira de Quadril (SBQ).
I.
II.
III.
Introdução
Conceito e Classificação de Falha
Tipos de Falhas
III.1 Modos de falha
III.2 Origem das Falhas
III.3 Mecanismos de Falhas
A) Mecanismos de Ruptura
A1. Fratura
A2. Fadiga
A3. Fluência
A4. Deformação Plástica Macroscópica
B) Mecanismos de Desacoplamento
B1. Impacto entre Elementos do Implante e/ou Ósseos
B2. Falência da Contenção Óssea e/ou do Cimento
B3. Traumático
B4. Desequilíbrio de Partes Moles
B5. Desacoplamento por Mecanismos Associados
C) Mecanismos de Soltura
C1. Falência de Suporte do Manto de Cimento
C2. Falência do Suporte Ósseo
C3. Falência combinada (1 e 2)
C4. Falência da Fixação Biológica
D) Mecanismos de Desgaste
D1. Adesivo
D2. Abrasivo
D3. Oxidativo/Corrosivo
D4. Desgaste por Impacto repetitivo e Fretagem
E) Mecanismos envolvidos na gênese do Quadril Protético
Doloroso sem Falha Aparente
F) Mecanismos de Distopia Primária do Implante
Protético
III.4 Efeitos e Conseqüências das Falhas
IV.
V.
Diagnóstico e Codificação de Falhas em Implantes Artroplásticos de Quadril
IV.1 Diagnóstico e Codificação Pré-operatória
IV.2 Diagnóstico e Codificação Pós-operatória
Bibliografia e Referências Bibliográficas
estática e cíclica, e ainda precisam resistir ao desgaste
das diversas interfaces, ao mesmo tempo em que não
3-5
devem provocar reações adversas ao organismo .
Porém não há até o momento um material que atenda,
simultaneamente, a todas as exigências mecânicas,
metalúrgicas, funcionais e biológicas necessárias para
um implante protético perfeito. Cada biomaterial apresenta uma combinação de propriedades particulares,
determinadas por sua estrutura, composição e processamento, que são benéficas em algumas situações,
contudo podem ter um desempenho inferior e possíveis
6,
limitações em outras condições específicas .
Estas limitações tornaram-se patentes com o uso
crescente deste procedimento, sobretudo em pacientes
mais jovens, nos quais as situações de maior solicitação
funcional e maior tempo em serviço dos implantes são
7,8
requeridas .
Desta forma, aos benefícios clínicos e funcionais
proporcionados pela ATQ, o tratamento de suas
complicações igualmente se incorporou às atividades
diárias do ortopedista. As falhas dos implantes, em
algumas circunstâncias, estão associadas à destruição
óssea progressiva e assim podem não só dificultar como
também comprometer os resultados dos procedimentos
reconstrutivos futuros (Fig.57.1A e B).
I. Introdução
A artroplastia total do Quadril (ATQ) se destaca entre
outros procedimentos cirúrgicos, em função do grande
sucesso clínico e da excelente relação custo/efetividade,
proporcionando aos pacientes portadores de distúrbios
destrutivos desta articulação a redução da dor, melhora
1, 2
da função e da qualidade de vida .
Os implantes protéticos, utilizados neste procedimento, devem suportar os esforços oriundos da contração
muscular, de forças inerciais, do suporte de carga
Fig.57.1. Radiografia da Pelve, no plano frontal (A) e quadril esquerdo,
no plano sagital (B), mostrando a falha na reconstrução protética do
quadril esquerdo em uma paciente de 38 anos de idade. Observe a
grande perda óssea femoral e acetabular.
O manejo apropriado das falhas nas reconstruções
protéticas do quadril requer a identificação precoce, e o
entendimento das causas e mecanismos envolvidos em
sua gênese. Contudo, com muita freqüência, os insucessos são relatados na literatura tendo como base
apenas grupos inespecíficos, que contribuem muito
pouco para o esclarecimento etiológico. Para o adequado reconhecimento dos mecanismos primários envolvidos na falha são necessários critérios mais definidos,
e uma abordagem que leve em consideração, não só o
diagnostico pré-operatório, mas que também padronize
o conceito de falha e sistematize o processo de investigação. Nesta circunstância, a observação clínica e intraoperatória minuciosa, a análise macro e microscópica
dos implantes removidos (explantes) e, em alguns
9
casos, a análise microestrutural são requeridas . Estas
informações nos permitem avaliar o ambiente mecânico
a que está sujeita a reconstrução protética, e também
identificar os processos envolvidos na falência do
implante para que, desta forma, seja possível diferenciar
10
causas de conseqüências .
Neste capítulo incorporamos aos conceitos já
amplamente descritos na literatura, a experiência de um
dos autores (LSMG) na definição, detecção, análise,
interpretação e tratamento das falhas dos implantes
artroplásticos de quadril. Estes conceitos estão fundamentados em cerca de 25 anos de atuação como
pesquisador na área de desenvolvimento e análise de
falhas em implantes osteoarticulares, realizados em
conjunto com diferentes profissionais da área de
engenharia, física e química, em laboratórios de biomecânica do país e do exterior (Orthopaedic Biomechanics
Laboratory, Midwest Orthopaedic Research Foundation,
Minneapolis Medical Research Foundation and
University of Minnesota, MN, USA; LAMEF- Laboratório
de Metalurgia Física da Universidade Federal do Rio
Grande do Sul RS; Laboratório de Engenharia Biomecânica da Universidade Federal de Santa Catarina SC;
Fundação CERTI - Centros de Referência em Tecnologias Inovadoras, Florianópolis, SC e Departamento de
Engenharia de Materiais da Universidade Estadual de
Campinas-Unicamp, SP).
II. Conceito e Classificação de Falha
Consideramos que um implante apresenta uma falha
patente quando sua função está comprometida, total ou
parcialmente, seja em decorrência de fatores relacionados primariamente ao implante, ao material ou ao meio
ambiente (mecânico ou biológico) adjacente, como também decorrente de fatores técnicos durante a implantação e de cuidados pós-implantação (mau uso), e que
obrigatoriamente impliquem em nova intervenção
9
cirúrgica . Na ocorrência de fatores que possam predispor às falhas e re-intervenções futuras, denominamos
9,10
falha potencial
.
Quando um implante falha é preciso analisar como
falhou, porque falhou e também seus possíveis efeitos e
conseqüências. Desta forma devemos reconhecer a
maneira como a falha se apresenta ou se manifesta
(Modo); procurar determinar o local de sua ocorrência
(Origem); identificar os processos envolvidos em sua
gênese (Mecanismo); assim como as conseqüências
9,10
e efeitos associados .
A Tabela 57.1 apresenta nossa abordagem para o
diagnóstico, classificação, e codificação das falhas em
implantes artroplásticos de quadril, desenvolvida e
utilizada de maneira sistemática por um dos autores
(LSMG) com vistas ao reconhecimento, identificação e
planejamento cirúrgico dos procedimentos reconstrutivos. Evidentemente esta padronização não objetiva
esgotar as inúmeras possibilidades de ocorrências
Tabela 57.1. Modos, Origens, Mecanismos e Efeitos das Falhas de Implantes Artroplásticos de Quadril.
e de mecanismos envolvidos no complexo processo de
falência de implantes, mas tão somente orientar o
profissional da área para o reconhecimento das situações mais encontradiças na prática cirúrgica. Como
disposto na porção inferior do quadro, observamos que
os processos de identificação, classificação e
codificação das falhas devem ser feitos seqüencialmente pela observação clínica, funcional e de imagens,
inspeção e avaliação visual (intra e pós-operatória), e
laboratorial dos explantes, sempre que necessária. Com
estas informações, o processo de codificação préoperatória pode ser realizado e, posteriormente alterado
a partir do esclarecimento intra e pós-operatório dos
mecanismos envolvidos na falha.
ou biológica entre o implante e o meio adjacente
(cimento ou osso). Nesta condição é necessário que
previamente à falha, o implante apresente características que pressuponham o travamento mecânico, potencializado por mecanismos biológicos ou químicos como
acontece entre o cimento e implantes texturizados,
anatômicos ou pré-revestidos, ou ainda o travamento
mecânico e biológico direto com o tecido ósseo, como
nos componentes não cimentados.
III. Tipos de Falhas
III.1. Modos de Falhas.
O Modo de falha diz respeito à maneira como a
falha de um implante se apresenta (ou se manifesta) e
se refere não somente à falência do material, mas sim
do implante como um todo (falha do conjunto) e que,
portanto envolve, além das características do material
(composição, propriedades, processamento), a sua
estrutura (modelo), sua relação com o meio adjacente
(estabilidade em serviço do implante), assim como a
técnica de implantação e utilização.
O reconhecimento do modo de falha é o primeiro
passo no processo de análise e pode ser detectado pelo
exame clínico, de imagens ou avaliações funcionais préoperatórias.
A ruptura (Modo I, Fig. 57.2A) se refere não só à
efetiva falência mecânica do implante, manifesta por
solução de continuidade, como também aos diferentes
graus de deformação plástica macroscópica, que podem
implicar em distúrbio da função do implante (ruptura
funcional).
O desacoplamento (Modo II, Fig.57.2B) diz respeito
ao evento de natureza mecânica que se manifesta pela
perda total ou parcial da estabilidade e/ou do contato
entre duas superfícies opostas do implante, ou do
implante em relação às estruturas adjacentes.
Saliente-se que para o emprego do termo desacoplamento é necessário que não haja relação de adesão
(química e/ou biológica) prévia entre os elementos da
interface. Incluem-se neste Modo (II) o comprometimento da estabilidade entre os diferentes componentes
do implante (como entre elementos da superfície
articular, entre o colo protético e a cabeça modular, ou
entre os elementos modulares de implantes não
monolíticos), ou ainda do implante em relação ao
cimento ósseo nos casos em que o implante não tenha
relação de adesão mecânica com o cimento (como o
11-13
caso de hastes polidas, cônicas e sem colar)
.
Em contraposição ao desacoplamento, reservamos o
termo soltura (Modo III, Fig.57.2C) para a situação de
perda do travamento mecânico ou da adesão, química
Fig.57.2. Diferentes Modos de falha dos Implantes Artroplásticos.
(A): Ruptura, (B): Desacoplamento (luxação protética) (C): Soltura de
haste femoral cimentada (seta) (D): Desgaste do Polietileno
acetabular, (E): Distopia do implante femoral com violação do invólucro
ósseo.
Dentro deste conceito é preciso enfatizar que a
migração precoce de um implante não cimentado, ou
seja, antes da incorporação por osteointegração, é
classificada como desacoplamento e não soltura. Para
que haja soltura é preciso que previamente tenha havido
uma condição de fixação mecânica ou por adesão
(química e/ou biológica) entre os elementos da interface.
O desgaste (Modo IV, Fig.57.2D) é caracterizado pela
remoção contínua de material decorrente da movimentação relativa entre os vários componentes do implante
ou entre o implante e o meio adjacente. Embora a
osteólise (seja por metal, polietileno ou cimento acrílico)
represente uma situação de falha iminente, ela ocorre
freqüentemente como conseqüência do desgaste, da
soltura ou da ruptura, não sendo, portanto considerada
14
um mecanismo primário de falha .
Assim, estas situações (Modos de falha) representam
a manifestação de diferentes respostas dos componentes protéticos aos ambientes mecânicos e/ou biológicos, que freqüentemente concorrem entre si para iniciar ou agravar o dano ao implante. A soltura de um
componente protético pode predispor, em determinadas
condições, ao desgaste do implante e, em função do
ambiente (mecânico/biológico) resultante, podem levar à
6,15
ruptura do implante, ou à osteólise
.
Ainda que com baixa freqüência,o paciente submetido
à ATQ, pode queixar-se de dor crônica na região da
nádega, virilha ou coxa, sem que se consiga, contudo,
determinar o mecanismo primário envolvido em sua
gênese, seja a partir dos exames clínico ou subsidiários.
Esta circunstância, que denominamos Quadril Protético Doloroso sem Falha Aparente (Modo V de falha),
muitas vezes só é esclarecida a partir dos achados
intra-operatórios, ou através da avaliação dos explantes.
Por força do próprio conceito, incluímos ainda no
Modo de falha, sob a denominação genérica de
Distopia Primária do Implante Protético, os desvios
do posicionamento ideal dos componentes protéticos,
que podem predispor, ou simplesmente associar-se a
outros modos de falhas (Fig.57.2E). Esta denominação
restringe-se ao posicionamento do implante obtido no
ato operatório e por isto não inclui a migração dos
implantes, que pode ocorrer durante seguimentos mais
tardios (distopia secundária) e que representam, na
verdade, o efeito ou a conseqüência de outros diferentes mecanismos de falhas, observados durante o
período em serviço do implante. Da mesma forma que
os outros modos de falha descritos acima, a distopia dos
implantes pode ser identificada por exame de imagens,
quando analisada comparativamente ao posicionamento considerado adequado, segundo parâmetros já
16-20
estabelecidos pela literatura
.
entre os elementos de uma interface não constrita
(superfície articular primária, Fig. 57.3A).
Na interface semiconstrita admite-se movimentos
discretos entre seus elementos constituintes, como o
caso de migração protética distal, de até 1 mm/ano
durante os primeiros 2-3 anos, no interior do manto de
cimento, observado no caso de hastes cônicas, polidas
11,21,
e sem colar
.
III.2. Origem das Falhas
Uma vez diagnosticado o Modo de Falha, utilizamos
ainda os recursos clínicos, funcionais e de imagens para
identificarmos a procedência ou o local de manifestação
(origem) da falha. É evidente que para cada modo
especifico de falha, estão associadas diferentes localizações (ou origens) mais comuns.
O modo de ruptura (Modo I) pode ocorrer nos
elementos metálicos (haste femoral, componente
acetabular metálico, ou componentes acessórios, como
os parafusos e implantes metálicos de compensação de
perda óssea); nos elementos poliméricos (Polietileno
ou Cimento Acrílico); ou nos elementos cerâmicos,
como a cabeça modular e implante acetabular protético
ou ainda em implantes cerâmicos utilizados para
compensação de perda óssea. As fraturas periprotéticas
estão incluídas nas situações em que se observa a
ruptura do elemento ósseo em regiões adjacentes ao
implante.
O Modo de Desacoplamento (Modo II) tem origem
tipicamente entre as interfaces dependentes de contenção e estabilização primariamente mecânicas, sem a
atuação de mecanismos químicos e/ou biológicos
adicionais de fixação. Pode ocorrer entre interfaces
não constritas, onde o movimento é desejado, como na
superfície articular primária entre cabeça protética e
superfície articular do implante acetabular. Na situação
de desacoplamento desta interface caracteriza-se a
instabilidade protética, sob a forma de luxação ou
subluxação (tipo de falha IIA, ou seja, o desacoplamento
Fig.57.3. Diferentes modos de desacoplamento ocorridos em (A):
interface não constrita, sob a forma de luxação protética; (B): interface
semiconstrita, manifesta por desacoplamento entre haste e cimento.
Observe a demarcação radiotransparente (seta) que indica a intrusão
do implante no manto de cimento; (C): interface constrita sob a forma
de desacoplamento entre cabeça modular e cone da haste associada a
luxação da articulação primária e (D); combinada, quando a luxação
protética ocasionou a extrusão da haste femoral (o desacoplamento é
observado em mais de uma interface).
Este tipo de haste tem uma relação de superfície não
aderida com o cimento adjacente e assim permite a
acomodação, pelo princípio do encunhamento
(migração restrita), no manto de cimento, e
estabilizando-se pela tensão circunferencial resultante
11,13,15,22
(force-closed
mechanism)
.
Deslocamentos
maiores ou progressivos entre hastes polidas e cônicas
e o manto de cimento podem caracterizar o desacoplamento (interface haste/ cimento, tipo de falha IIB, Fig.
57.3B).
Na interface constrita o movimento não é esperado
bem como é indesejável, como por exemplo, na interface entre a cabeça modular e o cone protético; entre o
inserto de polietileno e cúpula acetabular metálica ou
ainda entre porções modulares em implantes não
monolíticos (tipo de falha IIC, Fig. 57.3C). Observe que
a luxação da cabeça protética em relação ao componente acetabular bipolar é considerada um desacoplamento de interface constrita, uma vez que a cabeça
protética é mantida por um acoplamento mecânico que
impede a sua saída (anel de trava). Embora os tipos de
falhas por desacoplamento, IIB e IIC, também possam
apresentar instabilidade da articulação primária, os
processos envolvidos na sua gênese são usualmente
diferentes. Deste modo, esclarecemos que quando o
desacoplamento da superfície articular primária for a
causa de outro desacoplamento, a origem da falha é
classificada como combinada (falha tipo IID, Fig. 57.3D).
Por outro lado, quando a instabilidade da articulação
primária for conseqüência do desacoplamento de
interfaces semiconstritas ou constritas, caracterizamos a
origem pela interface que ocasionou a instabilidade da
articulação primária (como nas falhas tipos IIB e IIC).
O modo de Soltura (tipo de falha III) refere-se à falha
da interface em que seus elementos são unidos por
acoplamento mecânico (superfícies aderidas) e adicionalmente por processos químicos e/ou biológicos, situação em que há uma verdadeira adesão inicial entre
seus constituintes, previamente à falência da interface.
Em relação à sua origem, a soltura pode ser notada nas
interfaces cimento/implante (C/I, falha tipo IIIA, Fig.
57.4A),
cimento/osso
(C/O,
falha
tipo
IIIB,
Fig.57.4B,C,D), implante/osso (I/O, falha tipo IIIC,
57.5A,B,C) ou simultaneamente em mais de uma destas
3 interfaces (soltura combinada, falha tipo IIID).
A soltura com origem na interface cimento/implante
indica perda da adesão entre a haste femoral e o manto
de cimento. Esta adesão mecânica pode ser obtida
inicialmente por detalhes do modelo protético (hastes
anatômicas),
macroporosidades,
microporosidades
(hastes rugosas) ou pré-revestimento (PMMA). Nestes
casos o acoplamento inicial é caracterizado pelo
travamento mecânico ou químico entre haste e cimento.
Assim, nas hastes rugosas ou com macroporosidades, o
manto de cimento penetra nas ranhuras e promove o
travamento mecânico do sistema. Nas hastes prérevestidas com PMMA existe adicionalmente uma
adesão química entre o cimento e o pré-revestimento da
haste. Do ponto de vista mecânico estas hastes estão
sujeitas a um ambiente mecânico tipo shape-closed e
11,13,22
funcionam como uma viga composta
. Especificamente para a interface cimento/implante, o componente acetabular apresenta baixa taxa de soltura ainda
que em comparação com o componente femoral, talvez
pelo fato do acetábulo estar sujeito principalmente aos
esforços de compressão, enquanto que no componente
femoral elevados esforços torcionais e de cisalhamento
23
estão presentes .
A soltura da interface cimento/osso é uma das
complicações que mais freqüentemente leva à cirurgia
de revisão do implante. O diagnóstico radiográfico de
soltura de componentes cimentados fundamenta-se nos
achados descritos em capítulos específicos (59 e 60).
Contudo, não é demais insistir na diferenciação entre as
linhas radiotransparentes oriundas da soltura e aquelas
oriundas do processo biológico de remodelação endosteal. A reação orgânica ao cimento se manifesta pela
produção de uma neocórtex indistinguível radiografica24
mente do manto de cimento . Porém entre esta neo-
córtex e a cortical externa, a espongiolização óssea,
origina um aspecto radiográfico manifesto também por
uma linha radiotransparente. Esta reação do organismo
deve ser diferenciada da soltura, principalmente pelo fato de que, nesta última, as linhas radiotransparentes são
progressivas e associadas com a formação de linhas
escleróticas adjacentes. Estes achados dão suporte a
25
classificação de soltura proposta por Harris e McGann ,
que denominam implantes provavelmente soltos quando da ocorrência de uma linha radiotransparente
contínua, ocupando toda a interface cimento/osso, e
possivelmente soltos quando a linha radiotransparente
é incompleta, ocupando de 50 a 99% da interface
cimento/osso.
Fig.57-4.Origem de soltura em implantes cimentados. (A): A demarcação radiotransparente progressiva na região proximal e lateral da
haste (seta) indica soltura da interface entre o cimento e implante; (B); a
demarcação circunferencial entre cimento e osso indica soltura do
implante acetabular; (C); a soltura da haste femoral cimentada é
representada pela demarcação progressiva do implante na interface
cimento-osso, afinamento e irregularidade cortical e migração distal do
manto de cimento (seta,C), (D): que pôde ser confirmada pela remoção
cirúrgica do manto em peça única (quase que na sua totalidade,seta)
Entretanto, uma vez que a relação entre linhas radiotransparentes e soltura nem sempre é real, outros
critérios mais específicos de soltura devem igualmente
ser observados, como a fratura ou migração progressiva
do implante ou ainda a fratura do manto de cimento.
Ao contrário da soltura da interface C/I, a soltura entre
cimento e o osso adjacente é mais comum no implante
acetabular. Com muita freqüência, sobretudo na soltura
acetabular, o quadro clínico pode evoluir de maneira
pouco sintomática, o que justifica o acompanhamento
radiográfico periódico dos pacientes.
A falha da interface implante/osso (falha tipo IIIC) se
refere à soltura de implantes não cimentados. Radiograficamente um implante femoral não cimentado,
adequadamente fixo, caracteriza-se pela presença de
pontos ou trabéculas de união, (spot welds, observados
mais comumente na porção distal da região de
revestimento poroso), atrofia óssea proximal e hipertrofia óssea distal (Fig.57.5A). A soltura desta interface é
manifesta pela presença de linhas de radiotransparência
progressivas ao redor do implante e a formação de um
pedestal ósseo na extremidade distal da haste.
Denomina-se fixação fibrosa estável a condição em que
não se observam evidências de soltura clínica ou
radiográfica (linhas radiotransparentes ou formação de
pedestal), porém os sinais de fixação também estão
ausentes (spot welds, atrofia óssea proximal e hiper26
trofia óssea distal) .
ausência de indícios que apontem especificamente para
uma destas origens, qualquer ato cirúrgico deve ser
postergado, e causas não relacionadas ao quadril (dor
irradiada ou reflexa) devem ser consideradas.
Para isto devemos considerar os diagnósticos
diferenciais já discutidos em capítulos anteriores,
sobretudo em relação à soltura femoral.
Fig.57-6. Diferentes origens de desgaste de implantes protéticos, (A):
entre superfícies articulares não constritas (primárias);(B e C): entre
superfícies constritas (inserto acetabular e taça metálica; (D): entre
cabeça metálica e osso acetabular ou combinada e (D e F): entre
cabeça metálica e polietileno , que ao se romper permitiu o desgaste
entre a cabeça e a taça metálica.
Fig.57-5. Padrão de soltura da interface implante/osso em componentes
não cimentados. (A): A haste fixa é caracterizada pela presença de pontos
ou trabéculas de união, (spot weld, setas) observados mais comumente
na porção distal da região de revestimento poroso, atrofia óssea proximal
e arredondamento da região proximal-medial; (B): A soltura do implante
acetabular é observada pela demarcação circunferencial do implante (seta
grande), associada ao aumento da densidade óssea subcondral (cabeça
de seta B) ou (C): migração (seta curva C) e ou demarcação do implante
(seta reta C).
Para o implante acetabular não cimentado, sinais
óbvios de soltura são: a migração vertical do implante, a
quebra de parafusos ou a liberação de fragmentos
metálicos da superfície porosa. Não raramente ocorre o
aumento de densidade reacional do osso subcondral
(Fig.57.5B e C). A soltura combinada é diagnosticada
quando da falha simultânea de mais de uma interface
(falha tipo IIID).
O modo de desgaste (tipo de falha IV) pode originarse nas superfícies articulares primárias (participantes do
par tribológico, falha tipo IVA, Fig. 57.6A), nas superfícies articulares secundárias (por exemplo, na interface
entre o inserto de polietileno e a taça acetabular
metálica, falha tipo IVB, Fig.57.6B e C), nas superfícies
que não deveriam articular-se entre si (cabeça femoral e
osso pélvico ou taça metálica, falha tipo IVC, Fig.57.6D)
ou ainda de forma combinada, quando mais de uma
origem do desgaste está presente (falha tipo IVD,
Fig.57.6E e F).
Pacientes portadores de Quadril Protético Doloroso
sem Falha Aparente (Modo V de falha) devem ser
exaustivamente investigados quanto à possível origem
(intra-articular ou extra-articular), uma vez que na
O diagnóstico clínico de suspeição da soltura deve ser
feito sempre que ocorrer dor em virilha, nádega (soltura
acetabular) ou coxa (soltura femoral) no membro
operado, em um paciente previamente assintomático.
Tipicamente a dor relacionada à soltura se agrava com
o suporte de carga e com a movimentação do quadril,
particularmente às rotações, interna e externa, que
possivelmente está ligada à rotação da haste no interior
23
do canal femoral . Quando a soltura ocorre precocemente no período pós-operatório, sem causa aparente,
a infecção deve ser descartada. A marcha é freqüentemente antálgica e em estágios subseqüentes o sinal de
Trendelemburg pode estar presente. O diagnóstico
diferencial deve incluir doença ou hérnia discal
degenerativa, estenose espinal adquirida, patologias
abdominais, tumores ósseos e bursite trocantérica ou do
ílio psoas.
A Distopia Primária dos Implantes Protéticos, que
ocorre durante o ato cirúrgico, pode ser originada por
mau posicionamento do componente acetabular,
femoral, componentes acessórios ou ancilares (como
parafusos acetabulares, anéis de reforço etc.) ou
envolver mais de um componente da substituição
16-20
protética (distopia combinada)
.
III.3. Mecanismos das Falhas
Os mecanismos de falha se referem aos processos,
principalmente mecânicos, eletroquímicos e biológicos,
que estão envolvidos na gênese das falhas.
A. Mecanismos de Ruptura:
Os principais mecanismos que podem levar à ruptura
do implante são: a fratura, a fadiga, e a fluência. A
deformação plástica macroscópica do implante, embora
se manifeste sem a solução de continuidade representa
uma falência mecânica (ruptura funcional), o que leva à
necessidade de sua substituição e, portanto é
10
considerada uma falha .
A.1. Fratura: A ruptura do implante por fratura ocorre de
maneira diferente caso o material seja dúctil ou frágil. A
fratura dúctil ocorre em materiais que se deformam
plasticamente antes de se romper (como os metais ou o
polietileno), enquanto que na fratura frágil o material se
6
fratura sem deformação significativa (é o caso
principalmente das cerâmicas e do cimento ósseo).
Os materiais podem ser tenazes ou frágeis ou ainda
alguma combinação dos dois, dependendo da deformação que podem suportar previamente à ruptura (Fig.577). Algumas resinas, incluindo o cimento ósseo, quando
aquecidas podem alterar seu comportamento frágil para
um comportamento mais tenaz, passando a apresentar
uma região plástica definida, desde que ultrapassada
uma determinada temperatura crítica chamada Temperatura de Transição Vítrea (Tgs).
mento frágil. Estas propriedades devem ser consideradas quando de sua utilização em artroplastias, situação
em que sua atuação como transmissor de esforços do
implante aos tecidos adjacentes é requerida. Com
características viscoelásticas o cimento pode fluir (ver
fluência, abaixo A.3), e assim permitir a migração de
implantes, muito embora a fluência no manto de cimento
seja de pequena magnitude frente ao que se observa
27
em situações clínicas .
Em artroplastias experimentais in vitro o cimento
ósseo está sujeito a tensões muito próximas do seu
limite de resistência quando em carregamento cíclico,
circunstância em que a fluência, após um período de
aumento rápido, tende a permanecer constante nos
11, 13
ciclos subseqüentes
. Saliente-se, contudo que as
propriedades mecânicas do cimento são dependentes
de vários fatores como o peso molecular, proporção e
constituição do monômero, características e concentração dos aditivos, temperatura, métodos de esterilização e técnica de manejo. Desta forma a utilização do
cimento ósseo requer uma técnica adequada e racional
dentro dos preceitos recomendados pelo fabricante,
assim como do conhecimento dos fatores que possam
alterar seu comportamento mecânico.
A.2. Fadiga: Corresponde ao termo técnico utilizado na
engenharia para descrever a falha de materiais sob
carregamento cíclico, ou seja, submetidos a um
carregamento de tensões variáveis ao longo do tempo.
É sabido que o comportamento mecânico do material
depende do tipo de carregamento a que está sujeito. A
tensão que um material pode suportar ciclicamente é
muito menor que a suportável em condições estáticas.
Esta diminuição na carga máxima possível sob
aplicação cíclica é atribuída ao fato do material não ser
um sólido idealmente homogêneo. O limite de tensão
que permite um número quase infinito de ciclos é
6
chamado de limite de resistência à fadiga (Fig. 57-8) .
Fig.57-7. Diagrama Tensão/Deformação. O material frágil (1) não
apresenta deformação plástica significativa e apresenta baixa
tenacidade ou resistência ao impacto. O material dúctil (2) se deforma
plasticamente antes de se romper e apresenta maior tenacidade.
Nesta classificação reservamos o termo fratura, para a
ruptura do material (solução de continuidade do
implante) devido ao carregamento estático. Os metais
apresentam tipicamente um comportamento dúctil e
assim sua falência ocorre quase que exclusivamente por
fadiga (ver abaixo).
O cimento ósseo (PMMA), utilizado há cerca de 50
anos com o objetivo de acoplar implantes artroplásticos
ao tecido ósseo adjacente, é uma resina acrílica
resultante da polimerização do metacrilato de metila
(MMA). Do ponto de vista mecânico o PMMA é um sólido com característica viscoelástica, de baixa rigidez (E=
2.3 GPa, comparado ao Eosso cortical:16 GPa, ECr-Co: 250
GPa). Porém quando comparado a outros polímeros
(como por exemplo, o polietileno), apresenta grande
rigidez e baixa ductilidade, e, portanto um comporta-
Fig.57-8. Diagrama S-N típico para ligas de titânio, molibdênio e metais
ferrosos em geral.. Observe que para elevadas tensões (δ) um pequeno
número de ciclos (N) é suportado pelo material. Para tensões menores
um maior número de ciclos é possível, até que para uma tensão crítica
(tensão de fadiga- δf) define-se o limite de fadiga, como a tensão abaixo
da qual o material suporta um número infinito de ciclos.
Deste modo, em cada ciclo produzem-se pequenas
deformações, não totalmente reversíveis, que podem
evoluir para a formação de fissuras submicroscópicas, e
assim para a ruptura do implante. A ruptura por fadiga
está, portanto relacionada ao fato de, ao invés de se ter
um comportamento elástico ideal e reversível do material têm-se na verdade uma deformação plástica não
uniforme. À parte de sua composição química e microestrutural, vários outros fatores, que atuam através do
mecanismo de concentração de tensões, podem
interferir na resistência à fadiga de um implante artroplástico. Assim, mesmo um implante com adequada
composição química, microestrutural e de design, pode
sofrer fadiga quando sujeito às tensões localizadas de
magnitude anormalmente elevadas (concentração de
tensões). Imperfeições na superfície do implante, sob a
forma de perturbações grosseiras (geométricas ou
entalhes) ou mais discretas, como pequenos orifícios ou
sulcos podem atuar como concentradores de tensões e
assim predispor à fadiga do implante. Defeitos locais de
composição, podem também sofrer deformações plásticas com cargas de menor magnitude, que inicialmente
não causam a deformação do material como um todo,
porém podem levar a fadiga do implante (Fig. 57.9A-E).
Inclui-se, portanto, no conceito de viga em balanço,
a falta de suporte ósseo ao implante, circunstância em
que também se gera um ponto de engaste, como por
exemplo após a osteotomia trocantérica estendida
(suporte ósseo proximal inadequado), frequentemente
utilizada em conjunto com hastes de fixação distal
modulares.
Fig.57-10. Ruptura de implante femoral por fadiga. (A): Observe a
condição de viga em balanço gerada pela falta de cimentação na região
proximal e lateral do implante. O ponto de engaste é representado pela
seta. (B): Neste local (seta) observa-se a ruptura do implante.
Nesta situação, a circunstância de concentração de
tensões proximalmente, pode levar à fadiga das junções
modulares. Assim, o local de fadiga do implante é
variável e dependente da localização do ponto de
engaste (Fig.57.11).
Fig.57-9. (A):Haste femoral submetida à análise laboratorial.Observase a fratura na altura na transição dos 2/3 proximais com 1/3 distal.
(B): Plano de fratura coincidente com a marcação de identificação.
(C): Aspecto geral da fratura apresentando um intenso amassamento
(seta) (D): Estrias de fadiga observadas em MEV. (E) : Micro trinca
cuja origem coincide com a alteração micro-estrutural devida à
marcação a laser. A marcação a laser impôs transformação da
microestrutura austenítica em alta temperatura.
A ocorrência de perturbações da superfície do
implante ocasionadas por corrosão ou fretagem pode,
igualmente, gerar pontos de concentração de tensões.
O ambiente mecânico a que está sujeita a reconstrução protética é também importante para a sua resistência à fadiga. Nas situações em que o implante não
apresente uma fixação adequada em toda sua extensão
pode-se gerar um ambiente de viga em balanço (ou
cantílever). Nesta condição, a transição entre a região
fixa e a região em balanço (chamada ponto de engaste)
fica sujeita a elevadas tensões, e assim predisposta à
15
fadiga (Fig.57.10A e B) . Desta forma, o suporte
mecânico, seja por uma camada adequada de cimento
ósseo, ou primariamente por tecido ósseo é condição
determinante para a estabilidade e resistência mecânica
dos elementos protéticos.
Fig.57-11. Diferentes locais de ruptura de implantes femorais,
dependentes dos pontos de engaste, no mecanismo de viga em
balanço, também chamado cantílever (Cortesia Dr. Milton Valdomiro
Roos, CEOP – Passo Fundo, RS).
A.3. Fluência (Creep): Materiais biológicos (como o tecido ósteo-ligamentar) e alguns biomateriais (polietileno e
cimento acrílico) têm suas propriedades mecânicas
governadas pela sua característica viscoelástica, que
lhes conferem uma curva tensão-deformação particular,
e que se altera com a velocidade de aplicação do esforço.
Do ponto de vista mecânico estes materiais continuam a se deformar mesmo quando submetidos ao
carregamento constante (Fig.57.12A,B). Esta deformação plástica e progressiva dos materiais em condições
de tensão constante é denominada fluência (creep ou
6,15
cold-flow na língua inglesa) .
Fig.57-12. A característica viscoelástica do cimento ósseo permite que
ao ser submetido ao carregamento constante (A), sofra deformação
progressiva por fluência (B). Contudo, comparado ao polietileno, o
PMMA, de maior rigidez (maior módulo de elasticidade), tem comportamento frágil e sofre menor deformação permanente por fluência (C).
Embora tanto o polietileno como o cimento acrílico
apresentem fluência quando submetidos ao carregamento estático ou cíclico, estes materiais diferem-se
quanto à intensidade do processo de deformação
permanente. O PMMA, de maior rigidez (maior módulo
de elasticidade) tem comportamento frágil e sofre menor
deformação permanente (fluência) quando comparado
ao polietileno (Fig.57.12C). A viscoelasticidade origina
também a propriedade de Relaxação de Tensão que se
refere à diminuição do esforço necessário para manter
6
um determinado estado de deformação em um corpo .
Em relação ao polietileno, o conhecimento da fluência é
importante, por exemplo, para se avaliar o desgaste em
substituições articulares protéticas. Quando calculamos
o desgaste do polietileno na superfície articular protética
através de medidas radiográficas, na verdade estamos
considerando não só o desgaste real do polietileno, mas
também sua deformação por fluência, esta de maior
magnitude no primeiro ano após a artroplastia. A taxa
de fluência é determinada em parte pela temperatura,
de modo que o cimento acrílico, por exemplo, pode fluir
em meio líquido à temperatura de 37ºC.
Quanto ao cimento acrílico, em sua função de
transmissão de carga na artroplastia, devemos considerar que as solicitações impostas provocam a interação
de mecanismos de fluência e fadiga, que geram o
acúmulo progressivo de danos ao manto de cimento. A
fluência do cimento, contudo, reduz o nível de tensões
no manto o que, a princípio pode diminuir o efeito de
fadiga. O pico de tensões trativas pode ser reduzido pelo fenômeno de relaxação por fluência, e assim ocasionar a diminuição do processo de acúmulo de danos, que
11,13
é função da magnitude destes esforços de tração
.
27
Segundo Verdonschot e Huiskes , a taxa de fluência
decresce com o tempo, indicando que embora continue
por um longo período, pode vir a ser insignificante em
longo prazo.
Quaisquer deformações permanentes no manto de
cimento sejam por fadiga ou fluência, são consideradas
indesejáveis, uma vez que podem permitir a migração
distal excessiva do implante femoral. Esta observação é
subsidiada pelos achados de migração excessiva do
implante femoral associada a um tipo de cimento de
baixo módulo de elasticidade (cimento de baixa rigidez).
Os maus resultados observados com tal formulação
28
culminaram com sua retirada precoce do mercado .
Vários autores propuseram a utilização de modelos
protéticos de hastes femorais que possam tirar vantagem da fluência do manto de cimento e assim
preconizaram o design cuneiforme que pode, por
migração, se acomodar a este manto quando da sua
2,11,13,22,23,29,30
deformação
. Para a otimização deste
efeito, sugeriram ainda a diminuição do atrito entre
haste e cimento e assim recomendam a utilização de
hastes polidas. Quando da acomodação da haste ao
cimento que fluiu, o design cuneiforme permite a
compressão radial do manto, criando um novo ambiente
mecânico mais estável.
Experimentalmente constatou-se a migração protética
decorrente da fluência, contudo de magnitude bastante
variável e sensível ao tipo de acoplamento da interface
31
metal/cimento, e à formulação do cimento . Embora a
migração distal máxima de 0,5 mm para hastes femorais
seja atribuída à fluência, ela é responsável pela falha
em fadiga da interface cimento/osso o que, conseqüentemente, pode levar à soltura do implante.
A menor resistência mecânica do osso trabecular,
adjacente ao cimento, pode permitir maiores deformações e a ocorrência de trincas no manto de cimento,
contudo sua relevância ainda está por ser determinada.
A.4. Deformação Plástica Macroscópica: Muito embora
na deformação plástica não haja solução de continuidade do implante ela representa a deformação permanente do componente e, portanto determina uma ruptura
funcional (Fig.57.13A-C). A deformação plástica ocorre
também em pontos de concentração de tensões, e é
frequentemente resultante de características da estrutura e composição do material assim como de suas
propriedades mecânicas, como baixas dureza e rigidez.
B. Mecanismos de Desacoplamento:
Os mecanismos envolvidos no desacoplamento de implantes protéticos são dependentes da relação de estabilidade mecânica entre os diferentes elementos das interfaces e, portanto estão associados primariamente à origem deste modo de falha. No desacoplamento de interfaces não constritas (falha tipo IIA), a instabilidade protética, sob a forma de luxação ou subluxação, é a manifestação mais freqüente. Sua ocorrência pode ser devida
ao mecanismo de impacto entre diferentes porções do
implante (como entre o colo femoral e o componente
acetabular) entre os componentes do implante e estrutu-
Fig.57-13. Deformidade Plástica Macroscópica de Implantes. (A): Radiografia no plano frontal mostrando discreta deformidade plástica da haste
femoral na região do foco de fratura do cimento ósseo. (B): Detalhe do
explante mostrando a região da haste submetida às tensões de compressão (seta). (C): Cortesia Dr. Nelson Franco Filho que mostra radiografia n
no plano frontal com deformidade plástica acentuada do implante femoral
(seta) ao redor da região de não união de fratura periprotética diafisária.
turas ósseas adjacentes (como entre o colo femoral
protético e osteofitos acetabulares) ou entre estruturas
ósseas como a que pode ocorrer entre o grande
trocânter e a pelve. Na ausência de impacto patente,
mecanismos traumáticos ou secundários ao desequilíbrio de partes moles frequentemente estão associados
à instabilidade da reconstrução protética.
Nas interfaces semi-constritas, onde movimentos
discretos,como a fretagem, são observados, a magnitude do atrito é determinante para a ocorrência do desacoplamento, por exemplo, entre haste e cimento.
Por outro lado nas interfaces constritas como ocorre
entre o cone Morse e a cabeça modular protética ou
entre o inserto acetabular e a taça metálica, o desacoplamento só irá ocorrer em virtude do comprometimento
dos elementos responsáveis pela estabilidade do
conjunto.
B.1. Impacto (Entre elementos do implante e/ou estruturas ósseas):
- Impacto Implante/Implante
Para as interfaces não constritas, como a superfície
articular primária, a instabilidade protética é mais frequentemente causada pelo conflito entre duas porções
do implante. Neste caso a amplitude de movimentação
da articulação protética, livre de contato entre porções
do implante (folga ou clearance articular), está diminuída. Esta situação pode ocorrer em função de
detalhes do design protético ou ainda pelo posicionamento do implante durante o ato cirúrgico. Uma
característica importante do design protético é o offset
céfalo-cervical, definido como a razão entre o diâmetro
da cabeça protética em relação ao colo. Quando esta
relação tem valor inferior a 2, a diminuição do clearance
articular resultante aumenta o risco de impacto e,
portanto de instabilidade protética (Fig.57.14). Desta
forma cabeças de maior diâmetro não dotadas de extensões (skirt), e associadas aos colos trapezoidais são
recomendadas, se resultarem em offset céfalo-cervical
maior que dois. Esta relação, e não somente o valor
absoluto do diâmetro da cabeça protética, deve ser
considerada.
Fig.57-14. Para um mesmo diâmetro externo de componente
acetabular de mesmo design, a utilização de cabeças de diâmetro
crescente (28mm, 32mm, 36mm e 40mm) proporcionam amplitude de
movimentação respectivamente de 123º, 130º, 136º e 152º, até o
impacto. A distância crescente a ser percorrida pela cabeça protética
também é demonstrada (d1 e d2).
d2)..........................................................................................................
................................................................................................................
.......................................................................................................
Neste sentido é de particular interesse o grande
diâmetro da cabeça protética nas artroplastias de
recapeamento, porém como o colo femoral (ósseo)
remanescente apresenta também grande diâmetro, a
relação céfalo-cervical deve ser cuidadosamente
observada. Outra característica relevante do design
protético é o formato da borda da superfície articular do
componente protético, seja com respeito ao chanfro
como também a presença de elevações localizadas.
Detalhes do chanfro e da topografia das elevações das
bordas do implante podem diminuir o clearance e assim
predispor ao impacto com o colo protético adjacente.
Fatores relacionados ao posicionamento dos implantes protéticos têm adicionalmente grande relevância na
gênese do impacto. A lateralização, horizontalização e
versão do implante acetabular e femoral durante o ato
operatório podem também diminuir o clearance articular
e predispor ao impacto e à instabilidade protética.
Além da instabilidade protética, o impacto entre duas
porções do implante pode ocasionar fratura do inserto
acetabular cerâmico, metalose quando do impacto entre
2 porções metálicas e osteólise oriunda de partículas
resultantes do desgaste por impacto.
- Impacto Implante/Osso
O conflito implante/osso pode ocorrer entre o colo
protético e a borda acetabular nos casos em que o
tecido ósseo remanescente da borda acetabular
transcenda os limites da borda do implante. Neste caso,
os osteófitos devem ser removidos, ou caso um
componente acetabular sub-dimensionado ou excessivamente medializado tenham sido implantados, sua
correção é imperativa.
- Impacto Osso/Osso
O conflito osso/osso está também intimamente ligado a
fatores relacionados à técnica cirúrgica. A restauração
do centro de rotação do quadril protético em relação ao
seu offset e à sua altura promovem um clearance (folga)
articular adequado. Contudo, o offset e o comprimento
do membro diminuídos, podem predispor ao impacto do
fêmur contra a pelve. De particular importância para a
restauração do centro de rotação do quadril protético é o
ângulo cervico-diafisário, uma vez que dele dependem
tanto o offset quanto a altura do CR da cabeça
31
protética . Vários estudos têm demonstrado que hastes
femorais com opção única de ângulo cérvico-diafisário
são capazes de restaurar a topografia adequada do CR
32-34
em apenas 30-40% dos casos
.
B.2. Falência do Suporte Ósseo e/ou do Cimento
Ósseo: Como já citado anteriormente, o mecanismo de
desacoplamento da interface cimento/implante pressupõe um comportamento mecânico de superfícies não
aderidas, como ocorre nas hastes polidas (rugosidade
de superfície menor que 0.25 μm). Para o adequado
esclarecimento deste mecanismo é preciso considerar
que a mecânica da haste femoral cimentada prevê duas
situações distintas:
- a de interface não aderida entre a haste e o cimento
como ocorre nos casos de hastes polidas (rugosidade
de superfície menor que 0.25 micrômetros – μm)
- ou de interface aderida como ocorre em hastes de
superfície fosca (ou opacas, “matte finished”, com
rugosidade entre 0.50 e 0.75 μm), hastes de superfície
jateada (1.75 a 2.50 μm, “grit blasted”), ou ainda hastes
com superfícies dotadas de macro-texturas ou design
anatômico.
No caso de hastes polidas, durante a cura, o cimento
se molda às discretas irregularidades da superfície do
implante, gerando um acoplamento mecânico que se
comporta como uma interface não aderida, de baixo
atrito.
A solicitação mecânica pode originar discretos movimentos nesta interface que permitem, no caso de hastes
cônicas, o assentamento deste implante no interior do
manto de cimento, que por sua fluência se molda novamente à superfície polida do implante, provendo estabilidade mecânica através de tensões radiais. Esta acomodação da haste polida e cônica pode ser observada
radiograficamente como uma linha radiotransparente, de
poucos milímetros de espessura (< 2 mm), não progressiva, na região do “ombro” da haste súpero-lateralmente, denominada na língua inglesa debonding (Fig.57.15).
Como conseqüência do baixo atrito, pouco ou nenhum
dano é ocasionado ao manto de cimento, porém
pequenas alterações da superfície do implante podem
ser notadas, como por exemplo, o polimento adicional.
Portanto, para hastes polidas e cônicas, o debonding é
um achado precoce, não progressivo, que se estabiliza
por volta do primeiro ano pós-operatório e que parece
proteger a interface cimento/ osso de tensões elevadas
de cisalhamento. Linhas radiotransparentes de maior
espessura e progressivas estão associadas à instabilidade do implante e, portanto indicam falha potencial.
Embora interpretada como uma acomodação da haste, permitida pela
fluência do manto
de cimento e do
osso trabecular ad
jacente ao cimento, alertamos que
quaisquer deformações
permanentes no manto
de cimento, sejam
por
fadiga
ou
fluência, são consideradas indesejáveis , uma vez
Fig.57.15. Radiografia ântero-posterior da pelve em um paciente
submetido ao implante de haste cônica, polida e sem colar. Observe a
demarcação na região do ombro da haste (Debonding -seta). Este
achado, de espessura menor que 1-2mm e não progressivo denota
somente a acomodação da haste no interior do manto de cimento, e
assim não caracteriza um desacoplamento.
que podem permitir a migração distal excessiva do
implante femoral, caracterizando assim o desacoplamento (veja acima item A.3. Fluência). Em estudos
11,13
experimentais nós demonstramos
, a exemplo de
outros autores, a importância da estabilidade rotacional
do implante femoral na migração protética.
Implantes de menor rigidez (menor módulo de
elasticidade, e menor preenchimento do canal medular
proximalmente) produzem maiores tensões no manto de
cimento e assim resultam no alargamento da cavidade,
tanto em suas dimensões ântero-posterior como médiolateral. De fato, constatamos que a rotação da haste
posteriormente precede a migração distal (Fig.57.16).
Este alargamento pode ser maior que o
permitido pela fluência do manto de cimento
propriamente dito, uma vez que a fluência do osso
esponjoso adjacente ao manto pode permitir o
alargamento da cavidade nestes planos. Estas são
constatações que justificam a caracterização deste
evento como falta de suporte mecânico, seja do cimento
ou do osso trabecular adjacente ao cimento.
Conjecturamos que talvez este seja o real motivo para
falhas mais precoces, caso se deixe osso esponjoso
residual na região medial do fêmur proximal, sem ser
preenchido por cimento ósseo. Além disto, este aspecto
pode justificar a maior longevidade em hastes que
possuam um grande preenchimento proximal da
cavidade medular, ainda que com um manto de cimento
de espessura não maior que 1-2milímetros (Paradoxo
35,36
Francês)
.
Fig.57-16. (A): Radiografia do quadril direito em projeção ânteroposterior em um paciente submetido ao implante de haste cônica, polida
e sem colar. Observe que não existe sinal característico de debonding
(seta). (B): A projeção sagital do quadril mostra, contudo o alargamento
do manto de cimento femoral associado à retroversão da haste, que
pode ser constatado pela presença de grande radiotransparência entre o
manto de cimento e a face anterior da haste (Setas). Este fato indica
que a rotação posterior precede a migração distal da haste.
É notório ainda, o fato constatado em nossas
13
37
observações experimentais e clínicas que mostram a
inexistência de debonding em hastes polidas e cônicas
seguidas em média por 7,8 anos, em que o
preenchimento proximal do fêmur pelo implante foi
maior que 60%, e a cimentação classificada como grau
38
A ou B de Barrack et al . Estas observações dão
suporte à nossa abordagem de fazer a diferenciação
entre desacoplamento e soltura do implante (ver item C,
Mecanismos de Soltura).
Um tipo particular de desacoplamento de
interfaces diz respeito aos implantes não cimentados,
femoral ou acetabular, na interface implante/osso, em
que na verdade a fixação biológica nunca foi obtida.
Implantes não cimentados que não apresentem
estabilidade imediata adequada, estão incluídos neste
mecanismo de desacoplamento. Implantes femorais
subdimensionados, ou componentes acetabulares e
femorais implantados sem a técnica de acoplamento por
pressão de contato (press-fit), podem predispor a não
fixação biológica, ou ainda a fixação por tecido fibroso e
não o tecido ósseo. Uma vez que estes implantes nunca
estiveram adequadamente fixos pela osteointegração,
acreditamos ser imprópria a utilização do termo soltura e
assim preferimos a denominação desacoplamento.Esta
situação ocorre principalmente na falta da estabilidade
mecânica inicial do implante protético, que pode
originar-se por inadequação técnica ou pela insuficiência
de suporte ósseo.
A osteointegração do implante requer condições de
estabilidade mecânica, frequentemente obtida por
press-fit, também chamada de interference-fit (quando o
implante tem maior diâmetro que a cavidade criada para
recebê-lo) ou por scratch-fit (quando somente a espessura do revestimento poroso ultrapassa o diâmetro da
cavidade criada). No caso do exact-fit, implante e cavidade têm o mesmo diâmetro e, portanto mecanismos
adicionais de estabilização devem estar presentes.
Muito embora a falta de suporte ósseo, seja ela
quantitativa (como na displasia do desenvolvimento, pós
fratura do acetábulo, protrusão acetabular entre outros)
ou qualitativa (pós-irradiação, doenças osteometabólicas ou congênitas, por exemplo), a causa mais
freqüente da falha da osteointegração (desacoplamento)
é de natureza técnica.
A não obtenção de um assentamento adequado do
implante metálico não cimentado junto a um leito ósseo
sangrante dificulta ou, mais frequentemente impede a
fixação biológica. A dificuldade técnica de um assentamento adequado do implante acetabular foi reportado
39
por Schwartz et al , que observaram um contato
inadequado na interface implante/osso em 100% dos
espécimes testados, ainda que em condições de
laboratório e realizado por cirurgiões experientes.
O diagnóstico do desacoplamento pode muitas
vezes passar despercebido por longo tempo uma vez
que os sintomas podem ser escassos, principalmente
quando não associado à migração do implante
(Fig.57.17).
Fig.57-17. (A): Radiografia do quadril esquerdo em diferentes períodos
de seguimento. O paciente não apresentava queixas clínicas significativas, exceto discreta dor na nádega ao levantar da posição sentada,
que melhorava com a movimentação ulterior. (A): PO imediato
mostrando assentamento inadequado do implante (seta) (B): 25 meses
PO (C):62 meses pós PO, sem alterações significativas em relação ao
PO Imediato. Aos 114 meses pode-se notar migração do componente
acetabular, com desaparecimento da linha rádiotransparente (D).
Observe o desgaste do polietileno, com migração superior da cabeça
protética.(E): explante acetabular que não apresenta quaisquer sinais de
osteo-integração F: Inserto de polietileno com desgaste na região
superior e impressãso da cabeça do parafuso (G, seta)
No caso de implantes femorais, o desacoplamento
também é frequentemente ocasionado pela instabilidade
mecânica resultante do implante de um componente
subdimensionado. Os sintomas neste caso podem ser
mais intensos e representados principalmente pela dor
na coxa, de origem mecânica. Radiograficamente os
sinais de osteointegração não estão presentes (já
discutidos na origem das falhas).
B.3. Traumático: A instabilidade das superfícies articulares primárias (não constritas) podem apresentar-se
também sob a forma de luxação ou sub-luxação de
origem traumática, ainda que na ausência de impacto
repetitivo, por distopia dos implantes protéticos. Neste
caso, traumatismos ou movimentos inadequados que
levem a posições extremas, como a de flexão adução e
rotação interna em pacientes submetidos à artroplastia
primária por abordagem posterior, podem causar o
desacoplamento da superfície articular.
O desacoplamento de interfaces semi-constritas,
como pode ocorrer entre a haste femoral polida e cônica
e o manto de cimento, ocorre mais frequentemente, pela
migração da haste no interior do manto de cimento.
Porém em virtude desta superfície não aderida ter baixa
resistência mecânica aos esforços de tração, quando
sujeita ao arrancamento, por exemplo, durante a
luxação protética, a haste pode se desalojar do manto
de cimento (Fig. 57-3D), caracterizando assim um
verdadeiro desacoplamento do implante. Esta complicação tem sido relatada na literatura com freqüência
crescente para hastes femorais com estas características (force closed), de tal forma que alguns autores têm
sugerido a aplicação de uma porção de cimento na
região supero-lateral do implante, de modo a prevenir o
arrancamento ou desalojamento traumático da haste
40
(desacoplamento) . As hastes femorais com características de interface aderida (shape closed) têm um
comportamento mecânico distinto, que será abordado
abaixo nos mecanismos de soltura.
O desacoplamento entre interfaces constritas (como
exemplo entre o inserto e o suporte metálico acetabular,
entre cabeça modular e cone protético ou entre cabeça
e anéis de retenção) pode ocorrer por traumatismo
agudo ou também por impacto repetitivo. O desacoplamento entre cabeça modular e cone da haste em um
componente bipolar, quando não há falha do anel de
trava é um exemplo. Por outro lado a falha do anel de
trava deste componente ocasiona o desacoplamento
entre cabeça e o implante bipolar. Temos observado
alguns casos de desacoplamento entre cabeça modular
e cone protético, em pacientes referenciados, nos quais
as dimensões entre os componentes são incompatíveis
(Fig.57-18A e B). Embora neste caso devêssemos
esperar uma interface constrita, temos na verdade uma
interface semi-constrita.
O impacto entre o colo da haste e o inserto de
polietileno pode ocasionar o desacoplamento entre
inserto e taça metálica. Neste caso, frequentemente
ocorre a falha do mecanismo de trava do inserto, mais
comum na primeira geração de implantes acetabulares
não cimentados. Mecanismos inadequados de trava do
inserto também podem transformar uma interface que
originalmente deveria ser constrita, em uma interface
semiconstrita, devido, sobretudo a movimentos rotacionais do inserto no interior da taça metálica.
B.4. Desequilíbrio de partes moles : O desacoplamento, notadamente entre superfícies articulares não
constritas, pode ser ocasionado pela falta de
estabilização dinâmica da articulação protética. O
mecanismo envolvido nesta tensão diferencial das
partes moles periarticulares pode estar relacionado aos
fatores dependentes da técnica cirúrgica ou design do
implante, que resultem em offset medial inadequado, ou
ainda a fatores dependentes do paciente como maior
lassidão muscular (idosos, sexo feminino e número de
Fig.57-18. Desacoplamento da interface entre cabeça protética e cone
da haste femoral (interface constrita). Devido a incompatibilidade
dimensional entre estes componentes (A, seta), ocorreu secundariamente o desacoplamento entre os componentes da superfície
articular primária, não constrita (B).
....................................................................................................................
....................................................................................................................
............................................................................................
cirurgias prévias do quadril), comorbidades (distúrbios
neurológicos e cognitivos, alcoolismo), fraturas por
avulsão trocanteriana (traumática ou secundária à
osteólise), impacto (já descrito acima), abordagem
cirúrgica ou mau posicionamento dos implantes
protéticos.
B.5. Desacoplamento por Mecanismos Associados: Não
raramente, mais de um mecanismo pode estar presente,
simultaneamente, e assim determinar o desacoplamento
de implantes protéticos. Quando um mecanismo
isoladamente já é suficiente para ocasionar o
desacoplamento ele é classificado como causa primária.
Porém quando somente a associação de mecanismos é
que tornam possível o desacoplamento, como por
exemplo, quando do desalojamento da haste femoral do
canal femoral durante a luxação protética, é que
consideramos mecanismos associados.
C. Mecanismos de Soltura:
A soltura asséptica dos implantes protéticos do quadril
é um evento de natureza primariamente mecânica,
podendo ser agravado por fatores secundários sejam
eles mecânicos ou biológicos. Os mecanismos de
soltura variam em função da fixação do implante
(cimentado ou não cimentado), do suporte ósseo ao
implante, de seu design (polida, rugosa ou texturizada) e
da técnica cirúrgica (posicionamento dos implantes).
C.1. Falência do Cimento ósseo: Durante o seu período
em serviço na artroplastia de quadril, o cimento ósseo
está sujeito a tensões muito próximas ao seu limite de
resistência e, portanto sujeito a falência por trincas e
soltura na sua interface com o implante e o osso. Após a
falência mecânica do manto de cimento, as trincas
passantes, e/ou o espaço articular efetivo permitem o
mecanismo de pressão hidrostática flutuante que,
potencializado pela resposta orgânica aos detritos
(debris) articulares, dão origem a reabsorção óssea
41
localizada e progressiva (osteólise) . A soltura da
interface cimento/osso é a causa mais freqüente de
revisão por soltura de implantes artroplásticos de
quadril.
Diferentemente do conceito de desacoplamento de
hastes polidas, a falência do cimento na presença de
hastes que apresentam superfície aderida com o manto
adjacente, é considerada soltura da interface. As
hastes que proporcionam superfície aderida com o
cimento, de alto atrito (shape closed), como nas hastes
de superfície fosca, jateada, pré-revestida, dotadas de
macro-texturas ou de design anatômico, promovem a
sobrecarga da interface cimento/osso e assim predispõe
a soltura do cimento em relação ao osso adjacente.
Além do mais, o atrito elevado e a aspereza da superfície, promovem danos consideráveis ao cimento e ao
implante quando de sua soltura. A soltura de outros
materiais interpostos entre o implante e o osso, como o
revestimento de hidroxiapatita ou de metacrilato de
metila, podem adicionalmente gerar uma interface de
atrito elevado.
Desta forma a migração e acomodação da haste no
manto de cimento é um processo inerente às polidas,
cônicas e sem colar, porém a migração na presença de
hastes com superfície aderida deve ser considerada
como soltura e, portanto falha do implante. Vários
fatores têm sido associados à maior ou menor taxa de
soltura das hastes femorais cimentadas. A espessura do
manto de cimento (entre 2-5 mm) parece proteger o
implante da soltura. O aumento da rigidez do implante
(diminuição da ductilidade) diminui a sobrecarga ao
manto de cimento, sobretudo em relação aos momentos
flexurais e rotacionais. Assim, materiais de maior
módulo de elasticidade e hastes com maior preenchimento proximal têm sido associados à menor taxa de
36,37,42,
soltura
. Segundo alguns autores, o preenchimento
proximal é um fator de extrema importância na
longevidade da reconstrução, mesmo que obtida às
custas de um manto de cimento mais fino. Este
36
fenômeno, conhecido como Paradoxo Francês , tem
justificado a utilização de hastes que permitem maior
preenchimento das dimensões do fêmur proximal
(>60%) e, portanto do canal medular, pelo implante
37
protético .
A longevidade da fixação do implante acetabular
cimentado é menor que a do componente femoral. Os
motivos alegados para este fato estão relacionados à
menor penetração do cimento no leito ósseo, ambiente
mecânico e técnica cirúrgica inadequada. Achados
histológicos de autópsia em componentes acetabulares
bem fixos radiograficamente mostraram a interposição
de membrana em quase toda extensão da interface
cimento/osso, à exceção de escassos pontos focais de
24
contato direto entre cimento e tecido ósseo adjacente .
A ausência de interdigitação no osso subcondral, na
periferia do acetábulo, permite que o mecanismo de
pressão hidrostática flutuante, potencializado pela
presença de debris oriundos da superfície articular
através do espaço articular efetivo, direcione estas
partículas para o osso adjacente, através das regiões de
pouca estabilidade da interface.
O ambiente mecânico parece ter importância, uma vez
que materiais para superfícies alternativas como o metal
ou a cerâmica também produzem resultados inferiores
quando cimentados. Ainda, a área exposta da superfície
do acetábulo é bem maior que a femoral, o que a torna
mais susceptível ao ingresso de detritos articulares
(debris).
C.2. Falência do suporte ósseo: Tanto os implantes
cimentados como os não cimentados necessitam de suporte ósseo para sua estabilidade mecânica e funcional
e, portanto para sua longevidade em serviço.
A utilização do cimento ósseo requer o travamento
mecânico do manto em osso esponjoso de boa qualidade.
Estudos post-mortem de espécimes avaliados por
histopatologia tridimensional, realizados por Draenert et
24
al , mostraram que em todos os casos nos quais o
cimento penetrou adequadamente no osso esponjoso,
as trabéculas resistiram à deformação quando do
suporte de carga, e permaneceram vivas, sem sinais de
reabsorção. Ao contrário, estas trabéculas encontraramse hipertrofiadas e reforçadas na sua estrutura lamelar
concêntrica. Portanto as lamelas ósseas reforçadas
pelo cimento apresentam maior rigidez e maior
resistência à deformação. Por outro lado, nas regiões
onde as trabéculas não foram envolvidas e reforçadas
por cimento ósseo, as lamelas evidenciaram um processo de desmineralização e atrofia secundário à blindagem de tensões. Os autores enfatizam que hastes
femorais cimentadas podem prover firme ancoragem se
o osso esponjoso for preservado e as trabéculas
circundadas por cimento ósseo. Esta condição está
intimamente ligada à qualidade da técnica da cimentação. Implantes femorais cimentados realizados com a
técnica de fresagem radial do canal medular, que
pressupõe a remoção de todo o tecido ósseo esponjoso
da superfície endosteal, não encontram estabilidade
mecânica adequada e têm sido associados a falha
precoce da interface cimento/osso. Realmente, Stone et
43
al encontraram 12% de falhas assépticas em apenas
68 meses de seguimento, em um tipo especifico de
haste femoral cuja técnica cirúrgica preconizava a
fresagem circunferencial do canal por meio de fresas
flexíveis, que removiam todo o osso esponjoso do
44
interior do canal femoral. De fato Dohmae et al em
estudos experimentais em fêmures de cadáver
submetidos à cirurgia primária, primeira e segunda
revisões, mostraram que a resistência ao cisalhamento
da interface cimento/osso na primeira revisão foi
somente 21% da obtida durante a cirurgia primária. Os
autores discutem que a remoção de todo osso
trabecular residual expondo o endósteo, que se
apresenta polido, não produz o travamento adequado do
manto de cimento e assim resulta em soltura precoce.
Por estes motivos pessoalmente não indicamos hastes
femorais cimentadas em pacientes com canais femorais
anormalmente estreitos (Fig.57.19A) ou pós osteotomia
proximal do fêmur (Fig.57.19B e C). No caso de fêmures
com canais estreitos, a introdução do menor tamanho
de haste cimentada requer uma fresagem radial que
elimina todo o osso trabecular da cavidade medular,
deixando o cimento ósseo sem um travamento mecânico adequado e simplesmente aposto ao endósteo.
Fig.57-19. Situações em que a indicação de hastes femorais cimentadas é controversa. (A); Canais femorais extremamente estreitos nos
quais a utilização de hastes cimentadas pressupõe a remoção do osso esponjoso. (B): Osteotomias femorais proximais podem provocar a
corticalização do osso esponjoso, através de (C) verdadeiras barras
ósseas que impedem a ancoragem do cimento. TM:Trocanter maior,
FP: Fossa Piriforme, Tm: Trocanter menor e CM: Cavidade medular.
Este fato talvez justifique também os melhores
resultados de hastes não cimentadas em pacientes com
anemia falciforme, uma vez que nestes pacientes,
infartos múltiplos e a corticalização do osso trabecular,
requerem a fresagem que resulta na remoção de todo o
escasso osso esponjoso existente no interior do canal
medular. Situação semelhante de corticalização do osso trabecular da cavidade medular do fêmur pode ocorrer após a osteotomia do fêmur proximal. Nesta condição a aposição do cimento ao osso cortical previne o
travamento mecânico e a estabilidade do manto.
O implante não cimentado deve, igualmente, ter uma
relação de estabilidade com o tecido ósseo adjacente. A
estabilidade imediata é condição necessária para a
osteointegração. A utilização do conceito de acoplamento mecânico por pressão de contato (pressfit),
fundamentado na viscoelasticidade do osso adjacente
ao implante, requer a resistência mecânica adequada do
invólucro ósseo cortical.
A ocorrência de áreas osteolíticas de dimensões
progressivas ao redor do implante, sejam devidas aos
debris oriundos das superfícies articulares protéticas, ao
cimento ou à fretagem do implante, podem iniciar o
processo de soltura tanto de componentes cimentados
ou não cimentados, uma vez que o suporte ósseo, nesta
condição, fica comprometido. Muito embora a reabsor6,15
ção óssea progressiva (blindagem óssea
ou stress
shielding) ocasionada pela rigidez diferencial entre
implante e osso represente uma condição de perda de
densidade mineral óssea, a repercussão clinica para a
instabilidade do implante não foi demonstrada.
C.3. Falência da Fixação Biológica: Os implantes acetabulares de fixação biológica (não cimentados) revelaram bons e excelentes resultados clínicos aos 15 anos
de seguimento, com algumas variações em função do
design e material utilizado. Embora a taxa de desgaste
tenha-se mostrado pouco superior a dos implantes
cimentados, a incidência de soltura asséptica é menor.
Sua utilização é também atrativa pelo fato de poder ser
empregado em conjunto com superfícies articulares
modulares alternativas como metal e cerâmica.
Contudo há que se reconhecer algumas discrepâncias
entre os resultados clínicos e a análise de componentes
retirados de pacientes. Explantes removidos durante a
cirurgia de revisão, com seguimento médio de 8 meses
mostraram fixação biológica em apenas 16% (9 de 58
45
analisados) . Vários outros estudos confirmam este
achado de fixação biológica ausente ou mínima em
seguimentos de até 1 ano, acrescido do fato que
quando se observa a fixação biológica, ela ocorre em
cerca de apenas 15% da superfície do implante,
notadamente ao redor de dispositivos de fixação, como
parafusos, sendo o restante da área ocupada por tecido
46,47
fibroso denso
. Por outro lado, explantes com boa
função, prévia à autopsia, e com seguimentos maiores
(38-50 meses) revelam maior área, porém ainda
proporcionalmente pequena, de fixação biológica (cerca
de 32%). Curiosamente estes estudos não revelaram
correlação entre a presença de fixação biológica nos
explantes e os achados radiográficos no que diz
respeito às áreas de radiotransparência. Desta forma
fica difícil definir se um componente acetabular não
cimentado realmente soltou-se, ou se na verdade nunca
esteve realmente adequadamente fixo por tecido ósseo.
Em nossa experiência clínica temos analisado
explantes removidos tardiamente (8-10 anos) em
cirurgias de revisão para troca do inserto de polietileno,
em pacientes pouco sintomáticos, e em que durante a
cirurgia os componentes metálicos se mostraram soltos
após a remoção dos parafusos, sem a presença de
qualquer evidência de fixação biológica (Fig.57-17).
A real soltura tardia de implantes acetabulares não
cimentados, ou seja a destruição de trabéculas ósseas
que possibilitaram a osteointegração prévia, é conjecturada na literatura como resultado da fratura por fadiga
das trabéculas ósseas que penetram o implante, em
virtude da condição de perda óssea ao redor do
implante ocasionada por osteólise periprotética.
Por outro lado o componente femoral não cimentado
apresenta um percentual de fixação biológica mais
reprodutível e consistente, ao redor de 65%, observado
48
pela análise de explantes . Da mesma forma que para
os implantes acetabulares, os componentes femorais
podem não apresentar osteointegração, como no caso
de implantes subdimensionados, em que a estabilidade
imediata é inadequada. Nesta circunstância, uma linha
radiopaca ao redor de todo implante é observada
radiograficamente, assim como a formação de uma área
esclerótica ao redor da extremidade do implante
(pedestal). Adicionalmente os sinais radiográficos de
fixação biológica não são observados. A soltura tardia
pode ser observada somente nos casos de osteólise
periprotética, por mecanismo semelhante ao descrito
para os implantes acetabulares não cimentados.
Desta forma, uma vez ocorrida a fixação biológica, são
raros os eventos que podem culminar com a sua soltura.
O mais comum é a falta de fixação desde o momento da
implantação do componente (desacoplamento).
C.4. Falência combinada: A falência (soltura) do cimento
ósseo ou do implante não cimentado pode associar-se
ou levar à destruição óssea progressiva e assim
ocasionar um suporte ósseo inadequado ao implante,
agravando assim o processo de soltura e de
comprometimento do estoque ósseo.
D. Mecanismos de desgaste:
O desgaste é uma conseqüência inevitável do movimento relativo entre duas superfícies opostas em
contato, em que a remoção de material devido à ação
mecânica pode gerar milhares de partículas nos tecidos
adjacentes a cada ciclo de marcha. Na articulação
protética o desgaste é determinado por diferentes
mecanismos, em função do atrito e da lubrificação do
14
meio adjacente (Fig. 57.20A-C) .
D.1. Desgaste Adesivo: Imperfeições do contorno ou da
esfericidade da cabeça, como a decorrente da usinagem, podem determinar pontos de maior contato entre
as 2 superfícies, regiões estas onde se formam verdadeiras ligações químicas entre as superfícies opostas.
Com a movimentação, as partículas são transferidas para a superfície oposta ou dela arrancadas, gerando uma
superfície áspera que amplifica o desgaste ulterior, e
causando assim a formação de detritos articulares (Fig.
57.20A).
Fig.57.20. Diferentes mecanismos de Desgaste. No desgaste adesivo
(A), as forças de atração intermolecular promovem, durante a
movimentação, o arrancamento de partículas da superfície. No
desgaste abrasivo (B) um dos materiais, dotados de irregularidades
funcionam como uma lixa sobre o material oposto.. No desgaste
oxidativo (C), a fadiga na região de altas tensões de contato
promovem a delaminação da superfície. .
Neste mecanismo de desgaste, chamado adesivo ou por transferência, a intensidade da força de ligação entre átomos e moléculas das superfícies opostas
tem grande influência, e pode ser uma importante fonte
de partículas, como nas elevadas forças de atração
entre elementos metálicos (ligação metálica) da articulação metal/metal, quando também a alta ductilidade
promove maior adesão entre as superfícies em contato.
À medida que o material é progressivamente removido
dos pontos de maior contato, o conseqüente autopolimento da superfície diminui a intensidade do desgaste
adesivo (Fig.57.22A).
Este mecanismo é responsável pelo run-in da
articulação metal-metal e pelo polimento do polietileno
nas articulações protéticas com este material.
D.2. Abrasivo (primário e por interposição ou 3º corpo);
O mecanismo mais freqüente de desgaste é a abrasão,
em que as asperezas superficiais funcionam como uma
lixa ao contato com o elemento oposto.
Esta ocorrência se justifica pelo fato de que, mesmo
em implantes polidos e aparentemente lisos, o atrito
pode ocorrer pelas irregularidades superficiais (rugosidade) em nível microscópico, cujo perfil pode ser avaliado por aparelhos como o rugosímetro (Fig.57.21A-C).
Fig.57.21. (A):Superfície de cabeça metálica polida e aparentemente
lisa a olho nu apresenta (B): à microsocopia, irregularidades ou
asperezas em sua superfície cujo (C): perfil pode ser determinado e
mensurado (em Ra- rugosidade média) por aparelhos como o
rugosímetro. Fonte: Gomes LSM14.
A abrasão, ocasionada pela rugosidade das
superfícies do par tribológico, pode ser agravada pela
presença de contaminantes no interior da articulação
como fragmentos metálicos, ósseos ou de cimento
ósseo (chamados de terceiro corpo), que irão promover
maiores danos à superfície articular e assim ocasionar
um desgaste rápido e progressivo (Fig.57.22 B,E,F).
Este mecanismo (abrasão por terceiro corpo) é constatado em explantes pela presença de ranhuras e riscos
na superfície articular protética.
A abrasão é grandemente influenciada pelos
biomateriais constituintes do par tribológico, uma vez
que materiais mais duros, e com menor ductilidade
mostram-se mais resistentes à abrasão por
apresentarem menor desgaste e maior resistência ao
dano superficial, como a articulação cerâmica/
cerâmica.
D.3. Oxidativo e Corrosivo:
-Oxidativo; A movimentação e o carregamento
cíclicos entre as superfícies articulares podem iniciar a
fadiga do material através de microtrincas que ao se
propagarem promovem a delaminação de fragmentos
para o interior do espaço articular. Este desgaste por
fadiga gera, portanto partículas maiores que podem
atuar como terceiro corpo ou mesmo ocasionar bloqueio
articular. O polietileno é particularmente susceptível à
formação de partículas devido à fadiga de contato que
pode ocorrer pela combinação dos mecanismos de
rolamento e deslizamento entre os elementos do par
tribológico. No caso de rolamento, quando as tensões
de contato ultrapassam o limite de fadiga do material,
ocorre uma nucleação de fadiga na subsuperfície, e a
propagação deste processo culmina no destacamento
da partícula. No caso do deslizamento um elemento
desliza em relação ao outro, provocando tensões cíclicas superficiais, que quando maiores que as tensões
críticas, promovem a propagação do processo de fadiga
e assim o destacamento de partículas. Este mecanismo
é facilitado pela oxidação do polietileno (Fig.57.22C),
uma vez que a conseqüente alteração de suas pro49
priedades mecânicas diminui sua resistência à fadiga .
O desgaste pode ocorrer ainda por fenômenos
triboquímicos conseqüentes às reações químicas entre
as superfícies em contato e o meio adjacente. Na
articulação Metal/Metal a remoção e formação alternadas da camada de óxido sobre as superfícies
articulares (camada de passivação), liberam partículas
no interior da articulação que são responsáveis pelo
50,51
desgaste oxidativo ou triboquímico.
Todos os metais sofrem corrosão, em maior ou menor
grau. A resistência à corrosão depende em grande parte
da presença de uma camada natural de óxido estável e
bem aderente ao substrato, camada de passivação, que
protege a superfície do implante da ação dos fluidos
biológicos adjacentes.
Durante o processo de fabricação, os implantes são
ainda submetidos à deposição adicional de óxidos em
sua superfície. Esta camada de passivação pode ser
removida por ação biológica ou mecânica. O teor
adequado de Cromo, Níquel e Molibdênio aumenta a
resistência à corrosão, enquanto o Manganês e o
Nitrogênio dão estabilidade à estrutura austenítica do
aço Inox e o Enxofre e Selênio facilitam o processo de
fabricação (usinabilidade). A presença de maior teor de
carbono pode aumentar a dureza e resistência do
material em prejuízo da ductilidade e em caso de
precipitação de carbonetos, predispor à sensitização (ou
corrosão intergranular).
D4. Impacto Repetitivo e Fretagem: Como já descrito
no impacto implante/implante, o desgaste da borda do
inserto da superficie articular protética ou da concha
metálica pode ocorrer pelo impacto repetitivo entre os
elementos protéticos (Fig.57.22D e E).
Uma forma freqüente de impacto é o carregamento de
borda (edge-loading).
A introdução de ensaios com
simuladores de quadril trouxe grande avanço às
pesquisas experimentais, porém as articulações protéticas ensaiadas com este método ainda falhavam em
reproduzir os danos observados em explantes. Mais
52
recentemente Lombardi et al
confirmaram uma
característica in vivo da cinemática articular protética em
que, quando não solicitada em carregamento durante a
marcha (fase de balanço), a cabeça femoral protética
se desaloja parcialmente do implante acetabular. Com o
carregamento subseqüente (fase de apoio) a cabeça
volta a se alojar na cavidade, porém não sem antes
impactar contra a borda superior do componente
acetabular (edge loading – Fig.57.23A-D).
Fig.57.22. Explantes de insertos acetabulares de polietileno mostrando o
polimento (A e D), presença de 3º. Corpo (B e E Setas), oxidação (C
seta), desgaste por impacto repetitivo (D e E setas) e falência
catastrófica (F)
A utilização desta característica cinemática nos
ensaios em simuladores de quadril permitiu a reprodução dos danos mais encontradiços nos explantes
(Fig.57.23E), incluindo o desgaste em faixa (stripe wear)
53
observado em cabeças das articulações C/C e M/M.
Fig.57.23.(A) Em relação a sua posição durante o carregamento, (B) na
fase de balanço ocorre o desalojamento parcial da cabeça femoral
protética. (C) Quando do carregamento na fase de apoio, o
assentamento é feito pela borda superior do acetábulo causando o
impacto nesta região conhecido na literatura inglesa como edge-loading.
(D) O desgaste na porção superior permite que mesmo após o
assentamento, a cabeça seja dirigida superiormente. (E) Explante em
que se visualiza o desgaste de todo o chanfro na porção superior do
componente de polietileno (cabeças de seta) devido ao impacto na
borda durante o realojamento da cabeça, comparado ao chanfro intacto
na porção inferior (seta dupla) Fonte : Gomes LSM14.
Fretagem (fretting): Por vezes o desgaste pode ser
devido a micro-movimentos entre duas superfícies em
contato, sujeitas a um carregamento cíclico que
promove movimentos oscilatórios discretíssimos entre
os corpos.
Denominado por vezes como desgaste por
agarramento ou gripamento, preferimos, embora não
15
totalmente adequado, utilizar o termo fretagem , como
tradução do consagrado termo fretting da língua Inglesa.
Este mecanismo de desgaste é frequentemente
agravado por ações corrosivas.
E. Mecanismos envolvidos na gênese do quadril protético doloroso sem falha aparente:
Muito embora a artroplastia total do quadril
seja um dos procedimentos ortopédicos de melhor
relação risco e custo/efetividade, em algumas ocasiões
nos deparamos com uma situação clínica de insucesso
(falha), ocasionada por dor persistente, não associada à
uma etiologia aparente, ou de difícil detecção ao exame
inicial. Não raramente os mecanismos envolvidos neste
tipo de falha só podem ser detectados pela análise
simultânea de informações obtidas através da investigação clínica, laboratorial, de imagens, de achados operatórios e de análises dos explantes, sempre tendo como
referência a etiologia e os mecanismos mais encontradiços nestas circunstâncias (Tabela 57.2).
Evidentemente uma discussão detalhada sobre os
processos e mecanismos patológicos envolvidos no
quadril doloroso pós ATQ, foge ao escopo deste Capitulo, e o leitor deve se referir aos capítulos específicos
para informações mais detalhadas.
As causas extrínsecas (dor irradiada ou referida ao
quadril), frequentemente são suspeitadas quando se
procede a um interrogatório e exame físico adequados,
e assim o diagnóstico pode ser confirmado por exames
complementares pertinentes.
Quando avaliamos as causas intrínsecas de dor, ou
seja, a que tem sua origem sediada no quadril, um
aspecto de grande relevância é distinguir entre processos assépticos e sépticos, pois deste fato irá depender a
abordagem mais adequada e assim o prognóstico para
a longevidade da reconstrução protética. Com o objetivo
de determinarmos os processos envolvidos na falha
utilizamos, em nosso serviço, uma abordagem que
preconiza além da anamnese e exame físico pormenorizados, a distinção inicial entre:
- os implantes que apresentam alterações radiográficas,
ainda que discretas e/ou inconclusivas;
- e os implantes sem nenhum tipo de falha aparente
(Fig.57- 24).
Em ambos os casos, nos baseamos na velocidade de hemossedimentação (VHS) e na proteína C
reativa (PCR) em conjunto, como screening inicial, com
um ponto de corte de 30mm (VHS) e 10 mg/dL(PCR),
ou seja, quando os dois exames se situam abaixo
destes valores, a infecção protética é causa muito pouco
54
provável da falha (valor preditivo negativo de 96%) .
Assim, neste caso, quando associados ao exame clínico
e radiográfico sugestivos de soltura não infectada, a
revisão asséptica é efetuada, porém 4-5 culturas são
colhidas intraoperatoriamente, como rotina. Caso VHS e
PCR se encontrem aumentados, a aspiração, com
controle fluoroscópico é efetuada. No líquido obtido é
realizada a contagem total de leucócitos (ponto de corte
3.000 células/ml), percentual de polimorfonucleares
(ponto de corte 80%). No caso de VHS e PCR
aumentadas associadas a mais de 3.000 células
brancas por mililitro, o valor preditivo positivo para
infecção é 95%. Quando considerada somente a
contagem diferencial associada à VHS e PCR, o valor
preditivo positivo é 93%. Estes casos devem ser
tratados, portanto como revisões sépticas. A cultura,
ainda que colhida intraoperatoriamente, demanda um
tempo maior para o processo decisório e apresenta um
55
falso positivo que varia entre 2.4% - 31.5%
Para pacientes com implantes estáveis, VHS e
PCR negativas, a investigação para causas extrínsecas
deve ser efetuada. Porém, caso a VHS e PCR sejam
positivas, a aspiração combinada com bloqueio
anestésico da articulação deve ser realizado e assim se
ambos são normais as causa extrínsecas devem ser
reconsideradas. Caso ambos sejam positivos, a revisão
séptica se impõe. A re-aspiração está indicada quando o
bloqueio anestésico é positivo e a aspiração negativa.
Concomitantemente, a síndrome de impacto femoroacetabular, sinovite e osteólise devem ser pesquisadas
e, quando excluídas, a cintilografia trifásica com Tec99
associada ou não à cintilografia com Gálio é realizada.
Na circunstância de positividade de qualquer
uma das cintilografias, a re-aspiração está indicada.
Embora controversa e com resultados contraditórios em
relação a outros métodos de cintilografia atuais,
persistimos com o uso da associação da técnica trifásica
com tecnécio e Gálio, em virtude da sensibilidade, que
pode justificar a realização de novos aspirados
articulares, estes sim com maior especificidade.
Mais recentemente, um quadro doloroso pós
artroplastia total de quadril, tem sido associado ao par
tribológico metal/metal quando da ocorrência de reações
alérgicas ou de hipersensibilidade aos metais. Esta reação de hipersensibilidade do tipo IV ou tardia, mediada
por linfócitos tipo T, faz com que o quadro histológico
das falhas em relação aos outros biomateriais, mude de
um padrão macrofágico para um quadro histológico
linfocitário, que pode se estender, através do espaço
articular efetivo, para os tecidos periarticulares, e à
distância, através da corrente vascular e linfática.
Fig.57.24. Algoritmo para a análise de falha em quadris protéticos
dolorosos sem falha aparente. A distinção entre quadros sépticos e
assépticos é de fundamental importância para a instituição do
tratamento adequado.
Esta reação linfocitária pode ocasionar na membrana
sinovial, um quadro de sinovite proliferativa descamante
que está frequentemente associado à dor de origem
desconhecida, quando da utilização de superfícies
protéticas metal/metal. Por outro lado, o infiltrado
linfocitário pode se alojar no interior do tecido ósseo e
predispor à soltura e mesmo à fratura do colo femoral
nas substituições por recapeamento.
A ocorrência do infiltrado linfocitário nas partes moles
periarticulares está associada à formação de granulo56
mas e aos chamados pseudo-linfomas .
F. Distopia primária do implante protético
Denominamos distopia do componente protético à
condição cirúrgica que resulte em um posicionamento
do implante fora da topografia recomendada pela
técnica cirúrgica convencional. Excluem-se deste
conceito, portanto, as situações onde ocorra a migração
pós-operatória dos implantes.
Adotamos como padrão de topografia adequada do
implante os relatos da literatura científica que a associam à maior longevidade da reconstrução articular
16-20
protética
. Desta forma a distopia é sempre iatrogênica, ainda que intencional, como por exemplo, na
implantação do componente acetabular em posição
mais alta (elevação do centro de rotação do quadril ou
high hip center). Por estes motivos a distopia do
implante protético, embora não seja considerada uma
falha patente, representa uma situação de falha
potencial, predisponente ou associada a outros processos que podem evoluir para a falha patente da
artroplastia. Quer para os componentes acetabulares ou
femorais, a distopia pode ser classificada como desvios
do alinhamento no plano transverso (superior e inferior)
frontal (valgo/varo), sagital (antecurvato ou recurvato),
intrusão, extrusão e versão (anterior ou posterior).
Frequentemente, a distopia de componentes acessórios
ou ancilares pode igualmente ser descrita como intrusão
ou extrusão.
A distopia do implante acetabular deve ser considerada em relação à posição adequada do centro de rotação
do quadril. No plano transverso a distopia de posição
superior é a mais freqüente. Sobretudo em pacientes
portadores de seqüela de displasia do desenvolvimento
do quadril, a tendência para implantação superior do
componente é observada. Embora muitos autores aceitem o posicionamento superior (high hip center) , esta
condição está associada à alterações da biomecânica
do quadril, que podem promover maiores esforços e
assim predispor à soltura do componente ou ao maior
desgaste da superfície articular protética. Em patologias
unilaterais o centro de rotação deve ser sempre
comparado ao lado não afetado, aceitando-se como
posicionamento adequado somente os desvios que se
incluam dentro da margem de erro estatístico do
32
processo de mensuração radiográfica .
No plano frontal e sagital a determinação de uma
zona de segurança em relação à ocorrência de luxação
protética preconiza a implantação do componente
acetabular em 40º+10º de abdução e 15º+10º de
anteversão. Ainda com relação à zona de segurança
para a luxação protética, alguns autores relatam que a
soma da anteversão acetabular e femoral seja
aproximadamente 45º em homens e 40º em mulheres.
Os mecanismos envolvidos na distopia do implante
acetabular estão relacionados, dentre outros fatores, à
anatomia própria do paciente e ao posicionamento do
paciente para o ato cirúrgico. No posicionamento lateral
do paciente, ainda que se usem dispositivos para a
fixação da pelve, devemos considerar que a lordose
lombar fisiológica diminui em cerca de 25º-30º, quando
passamos da posição ereta para a posição operatória e
assim, mesmo seguindo a orientação de 15º de
anteversão, com o paciente ereto o implante terá situação de menor anteversão ou mesmo de retroversão.
Esta condição é agravada pelo fato de que a inclinação
anterior do paciente é muito comum no decúbito lateral,
o que aumenta as chances de se implantar o componente acetabular em posição de menor anteversão que
a desejada. Ainda, o posicionamento lateral do paciente
resulta em adução da pelve (entre 10º-15º) o que resulta
em uma tendência a se implantar o componente em
posição mais vertical (abdução ou valgo).
Em relação ao plano sagital o componente acetabular deverá ser posicionado radiograficamente, adjacente à gota de lágrima (imagem radiográfica em U).
Preferimos esta última referência, quando bem distinguível radiograficamente, em detrimento da linha de Kohler
que apresenta grande variação em função do
posicionamento do paciente. O posicionamento mais
lateral em relação à gota de lágrima caracteriza a
extrusão do componente, e mais medial a sua intrusão.
Componentes ancilares como os parafusos, quando
utilizados, devem ser inseridos no quadrante pósterosuperior do acetábulo, evitando-se a coluna anterior.
O componente femoral, em relação ao plano frontal e
sagital, deve apresentar um posicionamento neutro em
relação à cavidade medular e, portanto sem desvios em
valgo/varo ou antecurvato/recurvato. Hastes cimentadas
com mais de 5º de varismo estão associadas à maior
taxa de revisão. O posicionamento em valgo é mais
raro, pela limitação inerente do batente lateral do fêmur
na região trocantérica. Os desvios no plano frontal se
associam a deficiências do manto de cimento, que
diminuem sua resistência mecânica e permitem com
que mesmo pequenas trincas possam ser passantes
(envolver toda a espessura do manto) e assim eliciar
reações biológicas osteolíticas na interface cimentoosso. Cabe salientar que os centralizadores protéticos
distais não garantem a implantação em alinhamento
57
neutro do componente femoral. Goldberg et al , em um
estudo sobre o papel do centralizador no alinhamento
do implante femoral, concluíram que os dispositivos
centralizadores garantem somente um alinhamento
adequado da haste em relação à cavidade criada pelo
cirurgião. Assim, quando a cavidade é criada em varo, a
extremidade da haste se choca contra a região anterolateral do fêmur e, desta forma, o centralizador se
quebra e a haste implantada em varo origina uma
camada de cimento fina ou ausente nas porções
anterior e lateral da diáfise femoral (Fig.57.25A e B).
produzido um alinhamento adequado dos implantes,
37,58
quer no plano frontal como sagital
, garantindo assim
um manto de cimento homogêneo ao redor do implante
(Fig.57.26A-D).
Fig.57.26. Ainda que com o uso de centralizadores, a cavidade formada
pelo cirurgião produza um bom alinhamento no plano frontal (A), um
recurvato da haste pode ser observado no plano sagital (B). Por outro
lado a cavidade quando produzida em perfeito alinhamento com a
cavidade medular, produz um excelente alinhamento da haste nos 2
planos mesmo que na ausência de centralizador distal (C e D).
Fig.57.25. A curvatura sagital do fêmur promove um impacto da
extremidade da haste com a cortical ântero-lateral (A), que provoca a
quebra do centralizador (B-seta). Uma vez que a cavidade medular
proximalmente ao istmo é retilínea e alinhada com a fossa piriforme (C),
a utilização de fios guias que se ajustam a região do ístmo permite a
centralização adequada do implante nos planos frontal e sagital (D e E).
Por este motivo, desde 1998 incorporamos como
rotina em nossa técnica cirúrgica, a utilização de fiosguia dotados de expansões de diâmetros progressivos
em sua extremidade, que se ajustam ao istmo femoral e
assim garantem a centralização da cavidade que irá ser
58
criada pelo cirurgião (Fig.57.25B-E) .
Tão logo a cavidade seja instrumentada com o uso
de raspas canuladas, os fios-guia são removidos e a
cavidade preparada para cimentação a partir da
introdução do restritor de cimento e lavagem pulsátil do
tecido ósseo trabecular remanescente. Esta técnica tem
O estado rotacional do implante femoral (anteversão
ou retroversão) é de grande importância na estabilidade
da reconstrução protética. Grande parte dos autores
preconiza a implantação do componente entre 10-15º de
anteversão. Na abordagem posterior, particularmente a
associação de retroversão femoral e falta de anteversão
acetabular é determinante da instabilidade.
O posicionamento no plano transverso, sobretudo
para hastes cônicas e sem colar deve considerar que
existe uma relação adequada de preenchimento da
cavidade medular pelo implante, e assim caso se
implante o componente mais extruso ou intruso, esta
relação não é estabelecida adequadamente com
prejuízos para as tensões no manto de cimento
proximal. De grande importância é o offset gerado pela
implantação do componente femoral, uma vez que dele
dependerá o equilíbrio de partes moles ao redor do
quadril, assim como a magnitude das tensões de
contato na superfície articular protética. Diminuição do
offset femoral pode estar associada a maiores tensões e
maior desgaste (Fig. 57.27 A e B).
Fig.57.28. (A) Instrumentais e guias que determinam o ângulo cérvicodiafisário (a) orientam a restauração do offset (b), altura do C.R(c) da
cabeça femoral e (B) determinam o local da osteotomia (cabeça de
seta) podem ser de grande valor na reconstrução da cinética e
cinemática do quadril protético
Fig.57.27.Artroplastia bilateral do quadril realizada pelo mesmo cirurgião
e mesmo tipo de implantes com 4 meses de intervalo entre os
procedimentos. Resultados clínicos semelhantes com cerca de 4 anos
pós–operatórios(A). Observe a verticalização do implante acetabular a
direita, assim como a redução do offset (o) e clearance (c) femoral do
mesmo lado . Com cerca de 7,5 anos pós-operatórios é possível
observar o desgaste acetabular à direita, enquanto à esquerda nenhum
desgaste significativo do polietileno pode ser notado(B)
De difícil reprodução intra-operatória, a altura do centro
de rotação da cabeça femoral e o offset, devem ser
determinados a partir de guias que permitam, de modo
preciso e reprodutível, restabelecer os parâmetros
biomecânicos necessários à cinética e cinemática
32
adequada do quadril (Fig. 57.28 A e B).
III.4. Efeitos e Conseqüências das Falhas
Referem-se às possíveis conseqüências ocasionadas
pela falha dos implantes.
Estes efeitos podem atingir o implante diretamente, o
tecido adjacente, ou ainda produzir efeitos regionais
e/ou sistêmicos, através da reação orgânica metabólica,
imunológica, neoplásica ou bacteriológica.
Os Biomateriais podem ocasionar efeitos locais
(tecidos adjacentes), remotos (órgãos à distância) ou
sistêmicos, na dependência do tipo, quantidade,
tamanho e toxicidade das partículas e substâncias
liberadas, de sua resistência à corrosão e da resposta
orgânica aos seus produtos.
O organismo é bastante tolerante aos
biomateriais, sobretudo em condições de estabilidade do
implante. O PMMA enquanto um manto íntegro ao redor
do implante promove uma interface com o osso, sem a
interposição de membrana e sem sinais de reação
inflamatória (osteointegração do cimento).
A reação às partículas oriundas do desgaste do
polietileno, quando menor que 0.9mm/ano, pode permitir
uma sobrevivência da reconstrução protética em até
4,7,8
90% aos 10 anos de seguimento
. Esta tolerância às
partículas ocorre porque algumas semanas após a
artroplastia forma-se uma pseudocápsula constituída na
sua porção mais superficial por tecido fibroso onde se
nota a presença de alguns macrófagos.
Em condições habituais, as partículas formadas pelo
desgaste são absorvidas pela pseudo-cápsula e em seu
interior são fagocitadas pelos macrófagos. A fagocitose
de partículas maiores requer a fusão de vários
macrófagos (células gigantes multinucleadas) que
resulta em verdadeiros granulomas de corpo estranho.
Outro destino das partículas é o espaço perivascular
linfático a partir do qual as partículas alcançam os vasos
linfáticos, linfonodos regionais e, eventualmente os
órgãos do sistema reticulo-endotelial, constituindo assim
um mecanismo de limpeza, porém também de disseminação das partículas (Fig.57.29). Na dependência das
características e toxicidade das partículas, ocorre a
liberação de quimocinas (M-CSF e MCP-1) que recrutam células inflamatórias, Prostaglandinas (principalmente E2) e citocinas (Interleucina 1β e 6, fator de necrose tumoral α entre outros) que podem não só determinar a necrose dos macrófagos, como também iniciar a
atividade osteoclástica, ou ainda levar à hapoptose do
osteoblasto, com conseqüente necrose e osteólise.
A disseminação de partículas ocorre também
através do chamado espaço articular efetivo, tendo
como meio de transporte o fluido articular, e assim as
partículas podem alcançar o tecido ósseo adjacente, a
60
interface cimento-osso e a interface cimento metal .
41
Aspenberg e van der Vis postularam que a flutuação da
pressão do líquido articular dentro do espaço articular
efetivo ocasionada pelo carregamento cíclico, pode
desencadear a reabsorção óssea (osteólise) pelo
mecanismo da hapoptose do osteócito, processo este
muito semelhante às erosões ósseas de vértebras
ocasionadas por um aneurisma contíguo.
O titânio é bem tolerado pelo organismo exceto em
condições de instabilidade protética ou de contato direto
com outros metais, ocasião em que sua baixa resistência ao desgaste leva à produção de um grande número
de partículas de óxido de titânio (TiO2).
preferem contraindicá-la em pacientes com insuficiência
renal e mulheres em fase reprodutiva.
Partículas cerâmicas, por sua estabilidade química
(baixa reatividade), e, portanto grande resistência a
corrosão, são muito bem toleradas pelo organismo.
Dano aos materiais: em conseqüência do processo de
falha, diferentes danos podem ser ocasionados aos
implantes. A observação cuidadosa destas alterações
da superfície do implante pode auxiliar na elucidação
dos mecanismos envolvidos nas falhas. A erosão nos
casos de corrosão por pites, polimento da haste de
titânio ou do polietileno resultado do desgaste (ou sulcos
e riscos produzidos pela abrasão), depósito de substâncias (incrustações) e sulcos são comumente observados
(Fig.57.30, Fig.31A-D).
Fig.57.29. Desenho esquemático do processo de reação orgânica às
partículas de biomateriais. As partículas (pt) absorvidas pela pseudo
cápsula (pc) sofrem a ação de macrófagos (M) recrutados a partir de
células progenitoras (P) pela ação de quimocinas (MCP: monocyte
chemoattractant proteins , M-CSF: Macrophage colony stimulating factor).
Estas partículas ao se depositarem nos tecidos adjacentes produzem uma coloração escura denominada metalose, e intensa atividade inflamatória que resulta em
soltura do implante e intensa osteólise (Fig.57.30A-D).
Fig.57.30. (A) Radiografia pré-operatória mostrando intenso desgaste
na porção superior do componente acetabular de implantes com 16
anos em serviço. (B e C): intensa metalose nos tecidos adjacentes ao
implante.(D): Explantes mostrando a destruição do componente
acetabular.
Partículas metálicas, sobretudo os íons cromo,
cobalto e níquel podem agir como haptenos e eliciar
uma reação de hipersensibilidade tipo IV em indivíduos
previamente sensibilizados.
A toxicidade do Cobalto e Cromo tem sido motivo
de preocupação, sobretudo em articulações metal/metal,
onde uma grande quantidade destes íons é liberada e
pode ser detectada no sangue (entre 5 a 10 vezes a
concentração pré-operatória) e na urina em pacientes
60
submetidos a este procedimento .
Embora vários estudos epidemiológicos não demonstrassem incidência aumentada de neoplasia ou outras
61
lesões em órgãos do sistema retículo-endotelial , e
malformações fetais em pacientes submetidos ao
implante de articulações metal/metal, alguns cirurgiões
Fig.57-31. Explantes femorais mostrando regiões de polimento (A),
incrustações (B), corrosão (C), riscos e sulcos (D). A avaliação
pormenorizada da superfície do explante nos auxilia no difícil
processo de esclarecimento dos mecanismos envolvidos na falha.
IV. Diagnóstico e Codificação das Falhas
em Implantes Artroplásticos de Quadril
Um sistema de codificação de falhas assépticas
dos implantes artroplásticos de quadril pode ter grande
relevância desde que pressuponha critérios bem
estabelecidos na definição, conceito e diagnóstico com
base em achados clínicos e de exames complementares
pré-operatórios, no sentido de orientar para as
dificuldades técnicas e procedimentos mais adequados
para o manejo destas falhas. Contudo, em virtude do
fato de que estas falhas são muito frequentemente,
relatadas na literatura tendo como base apenas grupos
genéricos, pouca contribuição é dada para o esclarecimento etiológico. Assim o sistema de codificação deve
permitir ajustes e complementos que levem em
consideração não só o diagnóstico pré-operatório, mas
que também padronize, sistematize e complemente a
investigação através da observação intra-operatória
minuciosa, da análise macro e microscópica dos
implantes removidos (explantes) e, em alguns casos, da
análise microestrutural.
Somente desta forma podemos avaliar o ambiente
mecânico a que está sujeita a reconstrução protética, e
os processos envolvidos na falha para que assim
possamos identificar e diferenciar causas de
conseqüências. Adicionalmente a codificação deve ser
de precisão aceitável, reprodutível e de fácil entendimento e aplicabilidade, o que nem sempre é uma tarefa
de fácil execução para cirurgiões não familiares com as
características interdisciplinares do processo de falha,
que envolvem conceitos de ciência dos materiais,
mecânicos, metalúrgicos, químicos, físicos, biológicos e
de técnica cirúrgica especializada.
A metodologia que utilizamos desde 1998, e descrita
neste capítulo, tem-se mostrado bastante adequada a
estes propósitos, contribuindo para o melhor entendimento dos intrincados mecanismos envolvidos na falha
e assim capaz de possibilitar um procedimento cirúrgico
que proporcione melhores resultados em longo termo.
Contudo não é o objetivo desta codificação esgotar as
infinitas possibilidades de ocorrências que se avolumam
progressivamente com novas técnicas e materiais, mas
sim contribuir não só para o reconhecimento e
entendimento do processo de falha, mas também como
ele pode influenciar a pesquisa e desenvolvimento de
novos materiais, processos e técnicas.
Às letras F e A acrescentam-se, sobrescrito, as letras
cm, para os implantes cimentados, e nc para implantes
não cimentados. Quando um componente não apresenta falha aparente sua notação será 0 (zero).
Sempre iniciamos pelo componente femoral, inserindo
o Modo de Falha (classificado de I a V), seguido pela
Origem (A-D) e Mecanismo da Falha (1-5). Entre chaves
são inseridos todos os efeitos ou conseqüências das
falhas que possam ser observados pela avaliação préoperatória (a-m). A Distopia Primária do Implante
protético, quando presente, deve ser inserida entre
colchetes, ao final da codificação, e quando ausente
inserimos a letra A (Fig. 57.33). Nesta situação, a
cm
notação F : I.A.2 b,d,f [B;2] , indica falha do implante
cm
femoral cimentado (F ), pelo modo de ruptura (I),
originada na haste metálica (A), mais provavelmente
pelo mecanismo de fadiga (2), o que foi confirmado pela
análise do explante. Como conseqüência da falha podese observar a migração em varo da porção proximal do
implante (b), a dismetria (d) e a violação do córtex
lateral do fêmur proximal (f). Entre colchetes a letra B
indica distopia do componente femoral, no caso sua
inserção em varo (2), que pôde ser notada pela
nc
radiografia prévia à falha. Observe que a notação A
0.0.0 0 [C;4] significa que não foi detectada falha do
implante acetabular não cimentado, porém durante sua
inserção, o parafuso acetabular (C) ultrapassou o limite
ósseo, intrudindo-se na pelve (4).
IV.1. Codificação Pré-operatória
A notação, que se baseia na classificação das falhas
constante na Tabela 1, se inicia pela letra F: ou A: para
nos referirmos especificamente ao componente Femoral ou Acetabular (Fig. 57.32).
Fig.57-33. Codificação de falha em artroplastia de quadril (B), feita em
comparação com a radiografia prévia à falha (A).. Ver texto para
descrição detalhada.
Fig.57-32. Padronização da notação para codificação das falhas de
implantes artroplásticos. Sequencialmente se inserem o componente
Femoral (F) ou Acetabular (A), o Modo de Falha (I a V), a Origem (AD), o mecanismo (1-5), todos os efeitos e conseqüências (a-m) e a
presença ou ausência de implantes distópicos (A-D), com o mau
posicionamento associado.
Observe que, inicialmente, o modo e a origem da falha
são codificados de acordo com os cinco diferentes
grupos já discutidos neste capítulo, com base simplesmente na sua apresentação efetuada através do exame
clínico, de imagens e de investigações complementares,
quando realizadas.
Importante ressaltar que esta notação se refere à
causa principal ou primária da falha. Contudo, com alguma freqüência, mais de um modo de falha com sua
origem específica, podem ser identificados na avaliação
inicial pré-operatória (sobretudo em achados radiográficos). Nesta circunstância,quando outro modo e
origem são igualmente chamativos ou evidentes ao
exame inicial, eles devem ser inseridos entre parênteses, com sua codificação específica, logo após a notação do modo e origem da falha primária. Temos
observado que raramente mais de um modo e origem
adicionais de falhas são notados pré-operatoriamente e
assim a falha principal e outra falha concomitante (Modo
e Origem) são as situações mais encontradiças (Fig.
57.34).
A seguir o provável mecanismo de falha é anotado,
com base no modo e origem da falha primária, ou seja,
somente para o Modo principal. Isto porque quando
mais de um Modo estão presentes, os mecanismos
envolvidos frequentemente estão relacionados entre si.
Fig.57-34. Codificação da falha de
reconstrução protética do Quadril.
Ver texto ao lado.
Desta forma, a notação:
cm
F : I.A.(III.D).2 a,b,d,f
[A] se refere a falha do
implante Femoral cimencm
tado (F ) por ruptura
(Modo I) evidenciada no
corpo metálico (Origem
A) de mecanismo provável por fadiga (posteriormente comprovada pela
avaliação visual e microscópica do explante).
Porém a soltura combinada das interfaces
cimento/ osso e cimento
/implante (III.D) também
são observadas, (setas)
devendo igualmente ser
codificadas.
Como conseqüência da falha observamos a presença
de osteólise (a), migração protética (b), dismetria constatada no exame clínico (d) e violação do invólucro
ósseo (f). No componente femoral não se observa
distopia primária e, portanto usamos a notação [A].
A radiografia do implante acetabular mostra soltura da
interface implante/osso (caracterizada pela migração
superior e medial) Modo III Origem C, com falha de
suporte ósseo (2). As conseqüências da falha são:
osteólise acetabular (a), migração protética medial e
superior (b), e violação do teto acetabular (f) e medial.
Esta migração é provavelmente secundária e, portanto
não caracteriza uma distopia durante a inserção.
Como outro exemplo, a notação: Fnc: III.C.4 a,f [A],
mesmo sem consulta às radiografias, podemos inferir
que se refere a falha do implante Femoral não
cimentado (Fnc) evidenciada por sua soltura (Modo III)
na interface implante/osso (C, origem que nesta
interface só pode se referir a um implante não
cimentado) com falência da fixação biológica (4). A
ocorrência de osteólise e perda do suporte ósseo do
implante (a,f) nos indica a necessidade de reconstrução
do batente ósseo e restauração do invólucro
circunferencial do fêmur. A notação [A] indica que não
houve distopia primária do implante, ou seja, seu
posicionamento foi tecnicamente adequado durante o
ato cirúrgico.
Caso a osteólise, femoral e/ou acetabular, seja
detectada na presença de implantes estáveis e sem
falha aparente, devemos considerar, como já explicado
anteriormente, que a osteólise é considerada como um
efeito ou conseqüência de falha. Importante ressaltar
que esta notação se refere à causa principal ou primária
da falha. Nesta notação pré-operatória nem sempre a
relação de causa e conseqüência pode ser estabelecida
com precisão, e assim somente os achados nitidamente
observados devem ser incluídos. Quando os processos
envolvidos não são claros ou até desconhecidos,
utilizamos a notação 0 (zero) para indicar esta condição.
Portanto a osteólise isolada, na presença de implantes
estáveis, femoral ou acetabular tem a seguinte
codificação, respectivamente:
- F : 0.0.0. a [ ]. A presença ou ausência de distopia
deve ser informada.
- A : 0.0.0 a [ ]. A presença ou ausência de distopia
deve ser informada.
Por vezes a falha pode não ser de fácil
caracterização pelo cirurgião não habituado ao
reconhecimento de falhas e dos tipos de implantes. Nestes casos específicos, o tipo de implante e de falhas
poderão ser determinados mais facilmente durante o ato
cirúrgico, detalhes estes que justificam uma nova
codificação pós-operatória.
IV.2. Codificação Pós-operatória
As observações intraoperatórias do estado das
estruturas periprotéticas e do implante, assim como a
avaliação laboratorial dos explantes, muitas vezes são
determinantes para uma caracterização mais correta
dos processos envolvidos na falha da reconstrução
articular. Por este motivo nova codificação deve ser
feita pelo cirurgião após o ato cirúrgico, e caso
persistam quaisquer dúvidas quanto à natureza da falha,
exames complementares como os relacionados à
infecção protética, ou a análise química e estrutural do
explante, devem ser solicitados.
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