Atualmente existe uma panóplia considerável de soluções construtivas. Deste modo, a caracterização das próteses modernas de acordo com o tipo de soluções empregues torna-se relevante para a presente dissertação. A caracterização nem sempre é fácil pois cada fabricante afirma que a sua tecnologia oferece os melhores resultados, por esta razão, algumas fontes são contraditórias.
Tipo de interface:
Entende-se por interface como sendo a superfície articular entre cada um dos componentes da prótese que estão em contacto permanente. Como na interface há movimento relativo, a consequente existência de atrito torna-se um ponto fulcral de cada prótese articular pois é um fator limitante da longevidade. Por esta razão, a seleção de materiais adequados é uma das formas de aumento da longevidade. De acordo com a natureza dos materiais empregues, existem quatro tipos de interfaces, sendo a caracterização feita na Tabela 1:
Metal-polímero;
Metal-metal;
Cerâmica-cerâmica;
Tabela 1 - Interfaces utilizadas nas próteses de anca (Davis 2003). Componente femoral Componente acetabular Observações Co-Cr Co-Cr
Elevada taxa de próteses soltas a curto prazo; novos desenvolvimentos permitem a taxa de desgaste mais reduzida;
Co-Cr UHMWPE Bastante utilizado; baixo desgaste;
Alumina/zircónia UHMWPE Taxa de desgaste muito baixa; a zircónia possui maior resistência a impactos;
Alumina Alumina Esta combinação oferece taxa de desgaste mínima; causa dor no paciente, não sendo utilizada nos EUA;
Ti6Al4V UHMWPE Elevado desgaste do UHMWPE causado pela superfície do titânio;
Ti6Al4V com
revestimento UHMWPE Resistência ao desgaste melhorada;
Tipo de fixação:
Existem dois tipos de fixação dos componentes à estrutura óssea: por cimentação ou por não- cimentação.
Na fixação por cimentação, o cirurgião recorre a cimento que cria uma ligação do tipo adesiva entre a superfície da prótese e a superfície do osso que está em contacto. O elemento ligante normalmente empregue é o PMMA, também conhecido como cimento ósseo (Moura Relvas 2007). A ligação cimentada permite estabilidade na transferência de carga entre a prótese e o osso envolvente. Outra vantagem inerente a esta técnica reside no grau de precisão da criação de encaixes nos ossos, pois é mais reduzido dado que o cimento permite compensar folgas existentes. O tempo de recuperação para a fixação por cimentação é o menor. Como desvantagens, a polimerização do cimento na proximidade de tecidos ósseos provoca necrose (Moura Relvas 2007). Outras desvantagens devem-se à possibilidade de fissuração devido a tensões residuais e descontinuidade de rigidez entre o osso e o cimento. A longevidade do cimento ósseo é também um problema pois este degrada-se, surgindo fissuras e detritos.
circundante cresce, ligando-se ao componente da prótese, fenómeno esse que é conhecido por osteointegração. As superfícies da interface prótese-osso deste tipo de fixação caracterizam-se pela elevada rugosidade. Algumas das soluções construtivas empregues passam pela recriação da estrutura trabecular do osso na interface prótese-osso. Este tipo de fixação requer maior precisão na execução de encaixes nos ossos de modo a garantir que as cavidades criadas exercem pressão contra as paredes da prótese, apertando-a. Por causa deste tipo de ajuste, há maior possibilidade de ocorrência de fraturas ósseas. Como a quantidade de osso removido é menor, este tipo de fixação será preferível para pacientes mais jovens pois preserva melhor a estrutura óssea, que poderá ser relevante na eventualidade de futuras intervenções de revisão. Os tempos de recuperação variam entre 6 a 12 semanas e geralmente são acompanhados por dor (Moura Relvas 2007).
Nível de personalização:
Quanto maior for o nível de personalização, melhor será a taxa de sucesso a longo prazo de uma determinada prótese. A capacidade de uma prótese se adaptar a um determinado indivíduo é função do ajuste de parâmetros, não só geométricos como também a nível de soluções construtivas.
A nível geométrico as próteses poderão ser concebidas especificamente para um indivíduo, garantindo-se o melhor ajuste possível. A tese de doutoramento de (Moura Relvas 2007) concretiza uma prótese de anca com a haste maquinada a partir da geometria do canal femoral obtida in situ de uma ovelha. A nível de próteses articulares, o exemplo apresentado por (Moura Relvas 2007) permite grande adaptação ao canal femoral do indivíduo. No mercado de próteses, existem fabricantes que produzem próteses à medida para casos específicos. A empresa alemã, AQ Implant, oferece a possibilidade de próteses para anca à medida do paciente (AQ Implants 2014). O processo utilizado chama-se AQI Process e inclui o projeto de hastes femorais e componentes acetabulares personalizados. As principais tecnologias utilizadas são: tomografia axial computadorizada, programas de CAD próprios e fabrico aditivo. Este processo de produção é descrito na secção 2.5 da presente dissertação.
A generalidade dos modelos de próteses existentes no mercado estão disponíveis numa série de tamanhos a adaptarem-se melhor à anatomia do paciente como pode ser visto na Figura 12-A. Também têm vindo a ser desenvolvidas próteses articulares para indivíduos do sexo feminino, nomeadamente próteses de joelho, de forma a colmatar as falhas na oferta existente que não cobriam da melhor forma as particularidades da anatomia do corpo humano feminino. O fabricante de equipamento médico americano, Zimmer, possui a linha e próteses para joelho Gender Solutions® Natural-Knee® Flex (Figura 12-B), com geometrias próprias tanto para
Figura 12 - A: gama de perfis tibiais da linha Persona Knee da Zimmer; B: diferença de perfis femorais entre o sexo masculino e o sexo feminino; adaptado de (Zimmer 2013a, 2009).
Certas próteses poderão ser ajustadas de acordo com o paciente. No caso particular de uma prótese de anca, uma construção modular do componente femoral, permite a seleção da esfera mais adequada em termos de diâmetro e de material.
Materiais e revestimentos:
Os materiais metálicos utilizados atualmente variam entre as ligas de Titânio, Cobalto-Crómio e também aços inoxidáveis. A principal utilização dos materiais metálicos é nos componentes estruturais das próteses. Também se utilizam ligas de Tântalo para revestimentos da interface prótese-osso que simulam a estrutura trabecular óssea permitindo osteointegração. Os polímeros utilizados são da família das poliolefinas e têm como principal função permitir movimentações com reduzidos níveis de atrito entre componentes adjacentes. Um dos mais utilizados é o UHMWPE (ultra-high molecular-weight polyethylene), o outro é o XLPE (highly cross-
linked polyethylene), que é mais moderno que o primeiro.
OXINIUM é a designação comercial para o material de base metálica e superfície cerâmica à base de Zircónio desenvolvido pela Smith & Nephew. Este tipo de material é caracterizado pelo substrato numa liga de 97.5 % Zircónio e 2.5% de Nióbio e pela superfície que é tratada quimicamente de modo a que haja transformação do metal em cerâmica, resultando numa superfície de Zircónia (Smith&Nephew 2014b). Este tipo de material alia a elevada dureza e resistência característica dos cerâmicos ao comportamento à fratura típico dos metais. Outra vantagem reside no conteúdo muito reduzido de níquel, tornando-se numa mais valia para indivíduos com sensibilidade a este metal.
Alguns fabricantes usam materiais cerâmicos para os componentes que estão em contato permanente e possuem movimento relativo como esferas para próteses de anca. Alguns desses materiais cerâmicos são o Biolox Forte e o Biolox Delta, que são à base de alumina.
A caracterização detalhada dos principais materiais metálicos é exposta no capítulo 3 da presente dissertação.
Tabela 2 - Análise dos materiais utilizados pela Smith and Nephew (Smith&Nephew 2014a, 2014b, 2014c, 2014d). Nome
comercial da prótese
Fabricante Tipo de produto Materiais usados
GENESIS II Knee System Smith & Nephew Prótese completa para joelho
Componente femoral em Co-Cr ou em OXINIUM; Componente tibial em Ti6Al4V; esferas de CoCr sinterizadas na superfície na
variante por fixação não cimentada;
R3 Acetabular System Smith & Nephew Esfera e componente acetabular para próteses de anca modulares
Esferas femorais em OXINIUM, CoCr, Biolox Forte e Biolox Delta; Liner em XLPE; Componente acetabular metálico como
revestimento poroso STIKTITE;
SPECTRON Smith & Nephew
Componentes femorais e esferas
para anca; Inclui também ferramentas específicas para cirurgia; Fixação por cimentação;
Componente femoral em Co-Cr forjado (ASTM F 799); Esferas em OXINIUM ou em
Co-Cr (ASTM F799);
SYNERGY Smith & Nephew
Componentes femorais e esferas
para anca; Inclui ferramentas específicas para cirurgia; Possibilidades de fixação cimentada e não cimentada;
Haste do componente femoral para fixação não cementada em Ti6Al4V disponível em 3
revestimentos: revestimento poroso de titânio comercialmente puro, Revestimento
de hidroxiapatite, revestimento poroso de titânio comercialmente puro com camada de
hidroxiapatite;
Haste do componente femoral para fixação cimentada em Co-Cr forjado; Esferas em OXINIUM ou em Co-Cr (ASTM
F799);