Teste fotoelástico

A análise dos testes fotoelásticos foi realizada de maneira qualitativa para avaliar a presença e o padrão de distribuição das franjas isocromáticas nos modelos entre os grupos estudados. A princípio, foi observada maior concentração de tensões na região próxima à base mandibular em todos os grupos avaliados. Dessa forma pôde-se observar que a base mandibular foi a área de maior

41

resistência mecânica nos testes, mostrando um bom padrão de distribuição de tensões entre os grupos.

No grupo (PRP), foi observada maior concentração de tensões principalmente próxima à placa instalada na região da base mandibular e menor concentração de tensões próximas à placa instalada na região próxima às raízes dentárias. Em ambas as placas, os parafusos que apresentaram maior concentração de franjas isocromáticas foram os próximos da área de fratura, mostrando que esses são os parafusos mais críticos. Além disso, assim como nos demais grupos, foi observada que as tensões foram dissipadas paralelamente ao material de fixação pela base da mandíbula (Figura 17 A e B).

No grupo fixado com uma placa do sistema 2,4 mm e uma miniplaca do sistema 2,0 mm (PLL), verifica-se que a maior concentração de tensões ocorreu próximo à placa do sistema 2,4 mm, mostrando que a mesma é responsável pela maior absorção de carga nesse sistema de fixação. As regiões da placa de 2,4 mm, em que foi observada a maior concentração de tensões, foi a do parafuso próximo ao traço de fratura do lado direito e a região distal à placa do lado esquerdo. Foi observada que a dissipação de cargas ocorreu também na região da base mandibular e de forma mais eficiente na placa do sistema 2,4 mm do que na placa do sistema 2,0 mm. Dessa forma, assim como na fixação pelo grupo (PRP), a placa próxima à base mandibular é a que concentra maior quantidade de franjas de tensão (Figura 18 A e B).

No grupo fixado com os parafusos canulados, foi observado que as franjas de tensões apresentaram boa distribuição por toda a superfície avaliada ao contrário dos sistemas de fixação com placas e parafusos, em que a concentração

42

de tensões está localizada próxima aos parafusos de fixação. Nesse sistema, foi observada a dispersão de franjas principalmente em direção às raízes dos dentes no parafuso superior e em direção à base da mandíbula no parafuso inferior. Pôde-se observar também concentração de tensões próxima ao ápice dos parafusos canulados. Finalmente, assim como ocorreu nos grupos (PRP) e (PLL), parte das tensões são dissipadas pela base da mandíbula, que é uma área de maior resistência (Figura 19 A e B).

43 Figura 17 – Fotografia do teste fotoelástico no grupo

(PRP). (A) antes do deslocamento; (B) após o deslocamento de 5 mm.

A

B

Figura 18 – Fotografia do teste fotoelástico no grupo (PLL). (A) antes do deslocamento; (B) após o deslocamento de 5 mm.

Figura 19 – Fotografia do teste fotoelástico no grupo (PC). (A) antes do deslocamento; (B) após o deslocamento de 5 mm.

A

B

A

44 6 DISCUSSÃO

A finalidade dos testes mecânicos em cirurgia bucomaxilofacial é reproduzir e estudar o comportamento da distribuição de forças em sistemas que simulam os ossos da face em suas mais variadas situações, desde a fixação de fraturas até o comportamento dos diferentes sistemas de implantes (Pellizzer et al., 2011; Christopoulos et al., 2012). Atualmente, existem vários testes mecânicos que são utilizados para simular essas situações como: análise por elementos finitos, análise fotoelástica e os testes de carregamento mecânicos (Karl et al., 2009). Nesse estudo, para a avaliação do desempenho dos parafusos canulados cônicos em fraturas de sínfise mandibular foram utilizados os testes de carregamento mecânico e fotoelástico. As hipóteses de que o parafuso canulado apresentaria resistência adequada à compressão e melhor distribuição de tensões que os outros métodos de fixação foram confirmadas.

A escolha dos grupos de fixação para a comparação com os parafusos canulados, foi baseada em estudos descritos na literatura. A técnica de fixação de fraturas de sínfise mandibular mais utilizada é através da utilização de duas miniplacas paralelas. Essa técnica foi avaliada por Madsen et al., (2008) e Vieira- Olireira & Passeri, (2011). Esses estudos relatam que o método de fixação convencional é através da aplicação das miniplacas dispostas paralelamente. Entretanto, no presente estudo o método de fixação com duas miniplacas perpendiculares foi escolhido, pois no estudo de Vieira-Oliveira & Passeri, (2011), foi observada maior resistência à compressão nesse grupo do que nas placas paralelas. Além disso, em um estudo por elementos finitos, Akiko et al., (2006)

45

comprovaram que as duas miniplacas instaladas perpendicularmente entre si foram mais adequadas, pois, mostraram um menor deslocamento vertical e uma menor distribuição de tensão entre os parafusos. Por outro lado, observa-se que uma desvantagem clínica para a instalação das placas dispostas de maneira perpendicular é ser necessário um acesso extra bucal. Entretanto, como o objetivo desse estudo foi comparar a resistência dos parafusos canulados, com outros métodos de fixação descritos na literatura, optou-se pelas placas dispostas de maneira perpendicular, por essas apresentarem maior resistência e menor tendência ao deslocamento vertical (Madsen et al., 2008; Vieira-Oliveira & Passeri, 2011).

A escolha do método de fixação do grupo (PLL), com uma miniplaca do sistema de 2,0 mm na zona de compressão e uma placa do sistema 2,4 mm na zona de tensão, foi baseada nos resultados obtidos no estudo de Vieira-Oliveira & Passeri, (2011) e Akiko et al., (2006). Esses autores observaram que, somente uma miniplaca na zona de compressão, ou, uma miniplaca na zona de compressão mais uma miniplaca na zona de tensão, foram inadequadas para a fixação e estabilidade das fraturas de sínfise. Entretanto, o grupo com duas miniplacas foi superior, exigindo a necessidade de uma placa na zona de tensão. Dessa forma, para tentar melhorar a resistência do sistema aplicado por esses autores, através da aplicação de duas placas paralelas, no presente trabalho optou-se por usar uma placa do sistema 2,4 mm na zona de tensão. A utilização dessa placa foi com a finalidade de aumentar a resistência e também diminuir o momento de flexão existente nessa região (Ellis, 2011). Além disso, os movimentos de torção bastantes presentes na região anterior da mandíbula (Tams

46

et al., 1997) podem ser mais bem estabilizados com a instalação de uma placa do sistema 2,4 mm devido a maior espessura da mesma.

A ideia do uso dos parafusos canulados para a fixação de fraturas de sínfise mandibular surgiu devido ao excelente desempenho da técnica de Lag-

Screw para a fixação dessa região tanto em estudos mecânicos (Vieira-Oliveira &

Passeri, 2011; Madsen, et al., 2008), quanto em estudos clínicos (Ellis, 2011; Ellis, 2012). O princípio da técnica de Lag-Screw, que é a compressão dos fragmentos fraturados, é preservado na aplicação dos parafusos canulados cônicos, devido ao tipo de espira que esse parafuso possui, com diferença nos espaçamentos do ápice para a base (Capelle et al., 2013). Dessa forma, os resultados do presente estudo podem ser comparados com os resultados dos estudos mecânicos que utilizaram a técnica de Lag-Screw.

No estudo de Vieira-Oliveira & Passeri, (2011), a resistência do grupo dos parafusos fixados com a técnica de Lag-Screw foi significativamente maior que os grupos com uma miniplaca, duas placas paralelas e duas placas perpendiculares. O presente estudo corrobora os resultados encontrados nesse trabalho, evidenciando maior resistência no grupo dos parafusos canulados que no grupo das miniplacas paralelas. Esse resultado pode ter sido alcançado devido à compressão que, tanto os parafusos usados com a técnica de Lag-Screw quanto os parafusos canulados, conferem no traço de fratura. Além disso, essa técnica permite um maior contato do material de osteossíntese com o osso que a fixação com as placas, uma vez que toda a superfície do parafuso está em contato com os dois cotos fraturados. Outra explicação plausível para o melhor desempenho dos parafusos sobre as miniplacas é que esses parafusos transfixam os cotos

47

fraturados do lado esquerdo para o direito e do lado direito para o esquerdo, funcionando como uma “viga”, eliminando a flexão negativa e a torção que existe na região da sínfise. Além disso, com a fixação realizada dessa maneira, a compressão dos cotos fraturados acontece também em ambos os sentidos, tanto na zona de compressão quanto na zona de tensão. Nos resultados do teste fotoelástico a dispersão das franjas de tensão pôde ser visualizada tanto nas zonas de tração, próximo à base mandibular, quanto nas zonas de compressão, próximo às raízes dos incisivos inferiores.

No presente estudo, não foi observada diferença estatisticamente significativa entre o grupo (PLL) e o grupo (PC). Entretanto, as médias de resistência do grupo dos parafusos canulados foram maiores em todos os deslocamentos aferidos (Figura 15). Dessa forma, é possível predizer que a placa do sistema 2,4 mm na zona de tensão mais a miniplaca do sistema 2,0 mm na zona de compressão, conferiram uma maior resistência que a duas miniplacas perpendiculares utilizadas nesse estudo e no estudo de Vieira-Oliveira & Passeri, (2011). Esse resultado pode ter sido conseguido tanto pela espessura da placa quanto pelo uso dos parafusos bicorticais de 11,0 mm de comprimento do sistema 2,4 mm. Além de aumentar a resistência às forças de compressão, essa placa diminui o momento negativo de flexão e a torção que existe na região da sínfise mandibular fraturada, e deve ser usada sempre que possível.

Ao comparar os parafusos utilizados na técnica de Lag-screw com os parafusos canulados cônicos, observamos que apesar de ambas as técnicas conferirem compressão aos cotos fraturados, o parafuso canulado por possuir as espiras com espaçamentos de tamanhos diferentes, da base para o ápice,

48

comprime automaticamente os cotos fraturados. Por outro lado, na maioria dos parafusos aplicados pela técnica de Lag-screw, para que seja realizada a compressão dos cotos fraturados, é necessária a realização de uma “acomodação” para a cabeça do parafuso, através de uma broca do tipo

countersink. No estudo de Terheyden et al., (1999) ficou evidenciado, através de

análise por elementos finitos, que a carga na região onde a cabeça do parafuso é adaptada, pode exceder a resistência à tensão normal do metal e do osso. Dessa forma, a utilização dessa técnica pode ser uma desvantagem quando comparada à instalação do parafuso canulado, uma vez que nesse último não é necessário o uso de countersink, pois o mesmo não possui cabeça.

Nesse estudo, a análise fotoelástica foi realizada para avaliar qualitativamente a distribuição de tensões no grupo dos parafusos canulados cônicos e comparar com os outros grupos de fixação estudados. No grupo (PRP), foi observada uma maior concentração de tensões próxima à placa instalada na região da base mandibular e nos parafusos próximos à área de fratura. No grupo (PLL) essas tensões foram mais bem distribuídas em torno da placa do sistema de 2,4 mm, mostrando que a mesma é responsável pela maior absorção de carga nesse sistema. O grupo que apresentou uma melhor distribuição das tensões foi o (PC), no qual foi possível observar a uma maior dispersão das franjas isocromáticas próximas ao material de fixação. Segundo interpretação de Sato et al. (2010), em um estudo que avaliou por análise fotoelástica diferentes métodos de fixação em osteotomia sagital da mandíbula, a tensão concentrada ao redor do material de fixação indica uma resistência mecânica mais baixa. Dessa forma, a menor concentração de tensões em torno dos parafusos canulados cônicos

49

exibido nos testes fotoelásticos, corrobora os resultados obtidos no teste de carregamento, indicando que os parafusos canulados possuem uma maior resistência e consequentemente uma menor chance de falha que os outros métodos de fixação avaliados.

Como a técnica de Lag-screw é aceita na literatura para a fixação das fraturas de sínfise mandibular (Ellis, 2011), a hipótese desse trabalho foi de que os parafusos canulados cônicos também pudessem ser aplicados com esse propósito. Dessa forma, através dos testes aplicados, foi observado que mecanicamente, esses parafusos são viáveis para essa finalidade. Como vantagens que podem ser alcançadas em situações clínicas da aplicação dos parafusos canulados em substituição aos parafusos aplicados pela técnica de Lag-

screw, pode-se destacar: a facilidade da técnica durante o procedimento cirúrgico

aberto e a possibilidade de realização de uma cirurgia minimamente invasiva. Quando comparada com a técnica de Lag-screw, além da melhor distribuição mecânica pela ausência da necessidade de realizar o orifício pela broca de countersink (Terheyden, et al., 1999), a aplicação dos parafusos canulados pode ser bem mais simples, pois a perfuração óssea dos cotos fraturados na técnica de Lag-screw deve ser realizada por meio de duas brocas, enquanto na técnica dos parafusos canulados é necessária somente uma broca do sistema para a perfuração. Outra vantagem é que a broca do sistema dos parafusos canulados também pode ser canulada, o que pode permitir a realização de uma cirurgia minimamente invasiva, em casos de fraturas de sínfise sem deslocamento, caso o cirurgião tenha disponível um intensificador de imagens. Esse procedimento poderia ser realizado de maneira semelhante ao descrito para

50

o tratamento de fratura dos dedos por Geissler et al., (2006). Dessa forma, após o bloqueio maxilomandibular e redução dos cotos fraturados, seriam realizadas as perfurações com fios de Kirschner, com espessuras menores que o orifício do parafuso, de maneira transmucosa. A posição dos fios e a redução seriam visualizadas no intensificador de imagens e após a confirmação da posição, a broca canulada do sistema seria introduzida dentro do fio de Kirschner para a perfuração dos segmentos exatamente no local em que os fios estariam. Em seguida, o parafuso também seria inserido usando o fio de Kirschner como guia. Por outro lado, devemos destacar como desvantagem da utilização do parafuso canulado a neoformação óssea que pode ocorrer próxima às extremidades do parafuso dificultando a remoção cirúrgica do parafuso caso necessária (Schwend et al, 1997).

Os resultados desse estudo indicam que os parafusos canulados podem ser uma boa indicação na osteossíntese das fraturas de sínfise mandibular. Entretanto, as limitações metodológicas devem ser reconhecidas. Esse foi um estudo mecânico que utilizou mandíbulas de poliuretano para simular a fixação em fraturas de sínfise mandibular, e mandíbulas em resina fotoelástica para avaliar a distribuição de tensões. Dessa forma, os resultados devem ser cuidadosamente extrapolados para as situações clínicas, uma vez que, o substrato pode gerar interferência nos resultados. As mandíbulas de poliuretano utilizadas nesse estudo possuem um modulo de elasticidade muito menor que o osso humano, tanto cortical quanto medular. Isso foi claramente percebido durante a perfuração para a fixação das placas. Além disso, a mandíbula é um osso móvel da face e não fixo como foi testada no presente estudo. Outro fator que deve ser considerado é a

51

impressão de carga somente em um sentido, o que não ocorre na mandíbula, devido à presença da articulação temporomandibular e da musculatura da mastigação, que permite a movimentação nos sentidos, supero-inferior, antero- posterior e latero-lateral. Por outro lado, os estudos mecânicos são necessários antes da aplicação de um novo material em determinada situação clínica. Dessa forma, outras pesquisas com outras metodologias são sugeridas para confirmar os resultados do presente estudo, antes da aplicação clínica dos parafusos canulados em sínfise mandibular.

52 7 CONCLUSÃO

Considerando as limitações metodológicas desse trabalho podemos concluir que os parafusos canulados cônicos apresentaram um bom desempenho nos testes mecânicos e fotoelásticos, sendo uma opção viável para a fixação das fraturas de sínfise mandibular.

53

REFERÊNCIAS*

Abdelgaid SM, Ezzat FF. Percutaneous reduction and screw fixation of fracture neck talus. Foot Ankle Surg. 2012; 18(4): 219-28.

Akiko K, Nagasao T, Kaneko T, Miyamoto J, Nakajima T. A comparative study of most suitable miniplate fixation for mandibular symphysis fracture using a finite element model. Keio J Med. 2006; 55 (1): 1-8.

Araújo CA, Neves FD, Bernardes SR. Stress analysis in dental implants using the photoelasticity technique. Preceedings of the 3th national congress of mechanical engineering. Belém, Brazil; 2004.

Batista AM, Marques LS, Batista AE, Falci SG, Ramos-Jorge ML. Urban-rural differences in oral and maxillofacial trauma. Braz Oral Res. 2012; 26(2): 132-8.

Brasileiro BF, Passeri LA. Epidemiological analysis of maxillofacial fractures in Brazil: a 5-year prospective study. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2006; 102(1): 28-34.

_______________________

* De acordo com a norma da UNICAMP/FOP, baseadas na padronização do International Commitee of Medical Journal Editors. Abreviatura dos periódicos em conformidade com o Medline.

54

Boulton CL, Salzler M, Mudgal CS. Intramedullary cannulated headless screw fixation of a comminuted subcapital metacarpal fracture: case report. J Hand Surg Am. 2010; 35(8): 1260-3.

Capelle JH, Couch CG, Wells KM, Morris RP, Buford WL Jr, Merriman DJ, Panchbhavi VK. Fixation strength of anteriorly inserted headless screws for talar neck fractures. Foot Ankle Int. 2013; 34(7): 1012-6.

Chou YC, Hsu YH, Cheng CY, Wu CC. Percutaneous screw and axial Kirschner wire fixation of acute transscaphoid perilunate fracture dislocation. J Hand Surg Am. 2012; 37(4): 715-20.

Chrcanovic BR, Abreu MH, Freire-Maia B, Souza LN. Facial fratures in children and adolescentes: a retrospective study of 3 years in hospital in Belo Horizonte, Brazil. Dent Traumatol. 2010; 26(3): 262-7.

Chrcanovic BR, Freire-Maia B, Souza LN, Araújo VO, Abreu MH. Facial fractures a 1 year retrospective study in a hospital in Belo Horizonte. Braz Oral Res. 2004; 18(4): 322-8.

Christopoulos P, Stathopoulos P, Alexandris C, Shetty V, Caputo A. Comparative biomechanical evaluation of mono-cortical osteosynthesis systems for condilar fractures using photoelastic stress analysis. Br J Oral Maxillofac Surg. 2012; 50(7): 636-41.

55

Cidade CPV. Análise fotoelástica do conceito all-on-four usando implantes angulados convencionais com e sem cantilever na maxila. [Tese]. Piracicaba: Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba; 2012.

Dally JW, Riley WF. Experimental stress analysis. Tokyo: McGraw-Hill Kogakusha; 1978.

de Assis AF. Análise mecânica e fotoelástica de sistemas de fixação interna estável utilizados para o tratamento de fraturas subcondilares da mandíbula. [Tese]. Piracicaba: Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba; 2012.

Domby B, Henderson E, Nayak A, Erdogan M, Gutierrez S, Santoni BG et al. Comparison of cannulated screw with tension band wiring versus compressive cannulated locking bolt and nut device (CompresSURE) in patella fractures-a cadaveric biomechanical study. J Orthop Trauma. 2012; 26(12): 678-83.

Duransoy YK, Mete M, Zieli M, Selcuki M. A new guide tube for odontoid screw fixation for unstable odontoid fractures: reporto f 6 case series. Turk Neurosurg. 2013; 23(5): 639-44.

56

Ehrenfeld M, Prein J. Symphyseal and parasymphyseal fractures. In: Ehrenfeld M, Manson PN, Prein J. Principles of Internal Fixation of the Craniomaxillofacial Skeleton. Trauma and Orthognatic Surgery. Switzerland: AO Foundation; 2012. p. 137-145.

Ellis E 3rd. A study of 2 bone plating methods for fractures of the mandibular symphysis/body. J Oral Maxillofac Surg. 2011; 69(7): 1978-87.

Ellis E 3rd. Is lag screw fixation superior or plate fixation to treat fractures of the mandibular symphysis? J Oral Maxillofac Surg. 2012; 70(4): 875-82.

Ellis E 3rd. Lag screw fixation of mandibular fractures. J Craniomaxillofac Trauma. 1997; 3(1): 16-26.

Ellis E 3rd, Ghali GE. Lag screw fixation of anterior mandibular fractures. J Oral Maxillofac Surg. 1991; 49: 13.

Erol B, Tanrikulu R, Görgun B. Maxillofacial fractures. Analysis of demographic distribution and treatment in 2901 patients (25-year experience). J Craniomaxillofac Surg. 2004; 32(5): 308-13.

Figueiredo EP. Análise fotoelástica da influência do carregamento e do comprimento na distribuição de tensão em dois sistemas de implantes dentários.

57

[Tese]. Piracicaba: Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba; 2012.

Fridrich KL, Pena-Velasco G, Olson RA. Changing trends with mandibular fractures: a review of 1067 cases. J Oral Maxillofac Surg. 1992; 50(6): 586-9.

Gandhi S, Ranganathan LK, Solanki M, Mathew GC, Singh I, Bither S. Pattern of maxillofacial fractures at a tertiary hospital in northern India: a 4-year retrospective study of 718 patients. Dent Traumatol. 2011; 27(4): 257-62.

Geissler WB. Cannulated percutaneous fixation of intra-articular hand fractures. Hand Clin. 2006; 22(3); 297-305.

Goyal M, Marya K, Chawla S, Pandey R. Mandibular Osteosynthesis: A Comparative Evaluation of Two Different Fixation Systems Using 2.0 mm Titanium Miniplates & 3-D Locking Plates. J Maxillofac Oral Surg. 2011; 10(4): 316-20.

Iida S, Kogo M, Sugiura T, Mima T, Matsuya T. Retrospective analysis of 1502 patients with facial fractures. Int J Oral Maxillofac Surg. 2001; 30(4): 286-90.

Karl M, Dickinson A, Holst S, Holst A. Biomechanical methods applied in dentistry: a comparative overview of photoelastic examinations, strain gauge measurements, finite element analysis and three-dimensional deformation analysis. Eur J Prosthodont Restor Dent. 2009; 17(2): 50-7.

58

Laughlin RM, Block M, Wilk R, Malloy RB, Kent JN. Resorbable plates for the