Atualização em fixação
externa: conceitos e revisão
*ISAAC S. ROTBANDE1, MAX R.F. RAMOS2
1. Prof. Adjunto, Livre-Docente e Chefe do Serviço de Ortopedia e Trau-matologia da Uni Rio; Mestre e Doutor pela Universidade Federal do Rio de Janeiro; Membro do Comitê ASAMI – Fixadores Externos da SBOT.
2. Prof. Assistente de Ortopedia e Traumatologia da Uni Rio; Mestre, em Doutoramento pela Universidade Federal do Rio de Janeiro; Membro do Comitê ASAMI – Fixadores Externos da SBOT.
Endereço para correspondência: Max Rogério Freitas Ramos, Rua
Demós-tenes Madureira de Pinho, 1.015/101, Recreio – 22795-090 – Rio de Janei-ro, RJ.
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planar. Entende-se que os fixadores semicirculares e circu-lares podem, baseados na disposição espacial, variar de uni-planares a multiuni-planares(6-8).
A estrutura e função de cada sistema de fixação externa dependem da forma de seus principais componentes(9). Os ortopedistas, baseados apenas nas conexões pino-hastes, distinguem três tipos de fixadores: os simples, os de plata-forma e os de anéis.
Os fixadores simples possuem conexões independentes entre cada pino e a haste longitudinal(2). Em certos tipos a instalação dos pinos pode variar, a critério do cirurgião, quanto à distância e ao ângulo entre eles, possibilitando desta forma a construção de diversas configurações espa-ciais. O fixador simples mais versátil, e também o mais utilizado, é o sistema tubular AO(9).
Os sistemas de plataformas possuem um conjunto de pinos conectados à haste longitudinal através de uma sapa-ta(2,4). Este tipo de fixador restringe a escolha da posição angular de cada pino e limita ao tamanho da sapata a dis-tância entre eles, em cada segmento ósseo(2). No Brasil, os fixadores de plataformas mais utilizados são os de Hoff-mann, J.R. Biomecânica, Cambras e Wagner(2,10-12).
Já aqueles conhecidos como de anéis são compostos de hastes longitudinais e estruturas anelares, que podem ser completas (circulares) ou incompletas (semicirculares)(13). Os segmentos ósseos são fixados por fios finos transfixan-tes de 1,5 ou 1,8mm sob protensão, por pinos rígidos de vários diâmetros ou pelos chamados one half pins – pinos de grosso calibre que não transfixam o membro, mas tão-somente o osso. Neste tipo de sistema, a fixação de cada fio é feita em ângulo desejado, permitindo, também, que a distância entre os fios ou pinos, em cada segmento ósseo, varie a critério do ortopedista, possibilitando, assim, a cons-trução de um ilimitado número de configurações espa-ciais(2,13,14). No Brasil, o fixador circular mais utilizado é o de Ilizarov(15).
A indicação e a aplicação correta de um sistema de fixa-ção externa dependem de três conceitos básicos:
conheci-INTRODUÇÃO
Define-se por fixador externo um grupo de aparelhos, geralmente metálicos, que permitem manter a rigidez ou estabilidade da estrutura óssea, com a qual se põe em tato através de fios ou pinos de aplicação percutânea, con-feccionados quase sempre de aço(1).
Os componentes básicos de um fixador externo são os fios ou pinos de fixação, as hastes longitudinais de susten-tação e os elementos de conexão entre os pinos ou fios e as hastes(2).
Os fios e pinos variam de diâmetros de 1,5 a 6mm e de-vem ocupar menos de 1/3 do diâmetro ósseo. Podem ser lisos ou rosqueados e, em relação aos membros, transfi-xantes ou não(2).
As hastes que formam o suporte longitudinal são lisas ou rosqueadas, maciças ou tubulares. Estas hastes podem ser contínuas, assim como articuladas ou telescópicas, o que facilita ajustes no alinhamento e dinamização axial(3). Os elementos de conexão entre os pinos e as hastes va-riam de simples conectores a plataformas ou anéis.
Chao et al.(4), baseados na disposição geométrica da es-trutura, distinguem seis tipos de configurações espaciais dos fixadores externos: unilateral, bilateral, triangular, se-micircular, circular e em quadrilátero.
Behrens e Johnson(5), em relação aos planos frontal e sagital, definem os fixadores como uniplanares e biplana-res. Nestes termos, o fixador na disposição geométrica em quadrilátero seria uniplanar e o fixador triangular seria
bi-mento anatômico da região(16),da fisiopatologia da lesão e conhecimento biomecânico do aparelho de fixação exter-na(8). Devem ser também consideradas a habilidade do ci-rurgião em manipular esses aparelhos e as características socioeconômicas e psicológicas do paciente.
REVISÃO E ATUALIZAÇÃO
A utilização da fixação externa no tratamento de afec-ções ósseas remonta ao século XIX, através das idéias de-fendidas por Malgaine (apud Ceballos, 1983(17)), que, em 1840, apresenta um aparelho que consistia em uma ponta metálica fixada percutaneamente ao osso, com uma braça-deira de couro circundando a perna, com a finalidade de prevenir e/ou corrigir desvios nas fraturas da tíbia (fig. 1). O mesmo autor descreve, em 1843 (apud Ceballos(17)), uma pinça metálica com duas partes proximais e duas dis-tais para redução e fixação percutânea das fraturas de pa-tela.
Em 1850, Cucel e Rigaud (apud Vidal(18)) demonstram a técnica de dois parafusos fixados por uma mola no trata-mento de uma fratura de olecrânio.
Esta técnica foi modificada por Berenger-Feraud, em 1870(apud Vidal(18)), com a substituição da mola por uma barra de madeira.
Clayton Parkhill (apud Selingson e Pope(19)), considera-do, pela literatura americana, como o pai da fixação exter-na, apresenta em 1894 o que seria efetivamente o primeiro modelo de fixador externo, utilizando dois pinos proximais e dois distais à fratura fixados em apenas uma cortical ós-sea e conectados entre si por um sistema de grampos(20).
Lambotte, em 1902 (apud Selingson e Pope(19)), na Bél-gica, elabora um modelo de fixador externo que deu ori-gem a todos os demais fixadores lineares, no que diz res-peito tanto à estrutura estabilizadora, quanto aos pinos ros-queados. Este fixador consistia em dois pinos rosqueados e dois distais à fratura fixados a uma cortical apenas e co-nectados através de parafusos a uma barra metálica.
Com o tempo muitos outros sistemas de fixação externa foram sendo desenvolvidos, melhorando os aparelhos ini-cialmente descritos, sendo abandonados, por exemplo, os parafusos de Rigaud e Parkhill e introduzido o aço inoxi-dável como material de melhor biocompatibilidade e maior resistência(17).
Ombredanne, em 1913 (apud Ceballos(17)), utiliza duas placas sobrepostas, deslizantes, fixadas entre si por para-fusos, permitindo atuação sobre cada fragmento indepen-dente, aproximando-os.
fragmentos introduzido por Lambotte em 1912 (apud Se-lingson e Dudey(19)).
Goosens, em 1931 (apud Barral et al.(16)), coloca um sis-tema de dobradiça na metade dos fios para permitir uma mobilização em dois planos. Já Joly, em 1933 (apud Bar-ral et al.(16)) instala a dobradiça na barra externa para per-mitir correções no plano sagital.
Cuendet, em 1933 (apud Vidal(18)), demonstra um siste-ma de fixação com pinos transfixantes, hastes laterais ros-queadas e barras semicirculares, que não envolviam com-pletamente o membro, para fornecer maior estabilidade à montagem.
Roger Anderson(21) (1934) apresentou um fixador com-posto de dois pinos transfixantes conectados a barras ros-queadas em formato de quadro, permitindo, além da fixa-ção das fraturas, correfixa-ção em mais de um plano, além de alongamento.
Judet, também em 1934 (apud Vidal(18)), descreve o pri-meiro aparelho de inserção de pinos half pins em ambas as corticais, salientando a importância da perfuração óssea prévia e da cobertura cutânea em torno dos pinos, como pro-filaxia da necrose de pele e infecção no trajeto dos mesmos.
Stader, em 1937 (apud Sisk(22)) elabora um fixador li-near unilateral com pinos angulados entre si para aumentar a estabilidade.
Hoffmann(23) (1938) apresenta no Congresso Suíço de Cirurgia seu fixador externo com três pinos half pins em cada segmento ósseo, fixando cada conjunto a uma plata-Codivilla, em 1905 (apud Vidal(18)), propôs o uso de pinos transfixantes para me-lhor ancoragem dos apare-lhos. Já Juvara, em 1914 (apud Cambras(10)), e Boe-ver, em 1931 (apud Cebal-los(17)), introduziram guias para orientar a passagem dos pinos.
Putti, em 1921 (apud Vi-dal(18)), descreve dez casos de alongamento de mem-bros inferiores utilizando um aparelho de pinos trans-fixantes com uma barra ex-terna com molas de tensão de cada lado, empregando o princípio de distração dos
Fig. 1 – Primeiro fixador externo
forma de placas isolantes para impedir transtornos elétri-cos entre os pinos, sendo cada plataforma conectada atra-vés de uma articulação universal a uma barra rosqueada com dobradiça e interligada à plataforma do outro segmento ósseo, permitindo assim a mobilização dos fragmentos em três planos, possibilitando, com isso, a instalação do apa-relho sem a redução prévia da fratura, técnica denominada por Hoffmann de osteotaxis, termo derivado do grego, sig-nificando “colocar o osso no lugar”.
Haynes, em 1942 (apud Mears(3)), desenvolve um siste-ma de fixação externa em quadros, consistindo de dois pi-nos rosqueados em cada segmento, fixados com dobradi-ças universais e conectados a barras cilíndricas rosquea-das. Seu intuito era obter maior estabilidade na montagem. Após a Segunda Guerra Mundial, o desenvolvimento dos fixadores externos adquire dois caminhos distintos. No mundo ocidental, os cirurgiões baseados nos conceitos da Escola de Montpellier preferiram adotar estruturas rígidas, uni ou bilaterais, mais simples e de fácil aplicação, porém dotadas de recursos limitados quanto aos ajustes(24). Na Europa Oriental, seguindo a escola soviética, a opção foi por estruturas anelares, elásticas, dinâmicas, mas que ofere-cem maiores dificuldades de aplicação no membro(13,14,25,26). Charnley(27) (1948) desenvolve um compressor para ar-trodese de joelho, composto de dois pinos grossos transfi-xantes conectados a duas barras rosqueadas em forma de quadro e o utilizava em artrite tuberculosa.
Sivash, em 1950 (apud Ceballos(17)), elabora um apare-lho semelhante ao de Charnley com plataformas móveis para fixar os pinos.
Ilizarov, em 1951 (apud Bianchi e Maiochi(13)), apresen-ta um revolucionário sistema de fixação externa que con-siste na união de dois semicírculos conectados entre si, for-mando um anel onde é fixado um par de fios de Kirschner de 1,5 ou 1,8mm de diâmetro que transfixam o osso, em posição a mais próxima da ortogonal, sob tração de 90 a 130kgf. Este anel é conectado a outro através de quatro hastes longitudinais rosqueadas. Tem-se, com isso, a pos-sibilidade de utilização de fios mais finos transfixados em vários planos e com melhor estabilização óssea.
Gudushauri, em 1954 (apud Ceballos(17)), desenvolve um aparelho com dois semi-anéis proximais e dois distais à fratura, com fios transfixantes e disposição oblíqua de semi-anéis e fios para ganho de estabilidade.
Robert e Jean-Judet, em 1958 (apud Barral et al.(16)), apre-sentam um fixador linear constituído de uma barra de aço com perfil em “U” longitudinal e muitos orifícios para
fi-xação dos pinos. Os mesmos autores, em 1959, demons-tram a utilidade da compressão intermitente e a reprodu-zem através de um sistema elástico disposto ao redor dos pinos do seu fixador, instituindo um princípio incorporado pela maioria dos fixadores atuais.
Allgöwer et al.(28) (1961) apresentam sua experiência clí-nica com um novo tipo de placa de autocompressão – DCP, fazendo uma correlação direta entre rigidez-compressão e consolidação.
Sivash, em 1964 (apud Ceballos(17)), demonstra um fi-xador em forma de arco, com dispositivo adicional para tensionar e fixar os fios transfixantes.
Müller, em 1969 (apud Muller et al.(29)), introduz o sis-tema de fixação externa do grupo AO – Associação Suíça para o Estudo da Osteossíntese, que permite montagens lineares uni ou biplanares, que utilizam pinos de grosso calibre, half pins, ou transfixantes conectados a hastes lon-gitudinais. Inicialmente, estas hastes eram rosqueadas e des-tinadas à compressão, sendo este sistema considerado ina-dequado por Boltze e Niederer(30) (1978), que, para utiliza-ção em fraturas expostas, substituíram as hastes rosquea-das por hastes tubulares lisas.
Vidal(18) (1970) demonstra o primeiro fixador em duplo quadro, utilizando os componentes externos do fixador de Hoffmann e pinos transfixantes de Bonnel(17).
Kalberz, em 1973 (apud Ceballos(17)), desenvolve um aparelho circular com anéis de plástico reforçado radio-transparente e conexão interanelar através de molas de elas-ticidade controlada.
Volkov e Oganesian(31) (1975) apresentam um fixador externo composto por quatro semi-anéis unidos por eixos cilíndricos e barras laterais com dobradiças que reprodu-zem os movimentos articulados, sendo de grande utilidade na recuperação da mobilidade articular. Este aparelho é derivado do fixador de Cuendet (1933) (apud Vidal(18)), porém, com articulação ao nível do joelho.
Cambras(10) (1976) apresenta um sistema multiplanar de fixação externa constituído basicamente de pinos transfi-xantes de 2,5 a 3,5mm de diâmetro conectados a cilindros metálicos situados no interior de hastes cilíndricas rosquea-das, com eixos de fixações lineares e transversos trabalhan-do como pistões.
Wagner(12) (1978) introduz o uso de pinos de Schanz de 6mm de diâmetro, conectados a duas plataformas de três pinos cada, em um fixador móvel de secção quadrandular, telescópico, permitindo maior simplicidade e versatilidade nos alongamentos ósseos do fêmur.
Panjabi et al.(32) (1979) comparam biomecanicamente os efeitos das compressões cíclica e constante na gênese do calo ósseo.
Vidal(18) (1980) adiciona à sua montagem com duplo qua-dro uma quinta barra longitudinal, anterior, para aumentar a estabilidade da montagem em fraturas instáveis.
Lortat-Jacob(33) (1982) aconselha o aumento na espessu-ra dos pinos no intuito de melhoespessu-rar a rigidez das montagens. Rossi(34) (1983) apresenta um aparelho semelhante ao de Judet, também em perfil em “U” longitudinal, porém subs-tituindo o aço da barra por duralumínio e utiliza três pinos de Schanz de 6mm em cada segmento ósseo, para ser apli-cado em fraturas expostas dos membros inferiores.
Fischer (1983) (apud Ceballos(17)) apresenta nos EUA um fixador externo constituído de semi-anéis e pinos de Stein-mann de grosso calibre.
De Bastiani(35) (1985) elabora um fixador linear não trans-fixante, utilizando half pins cônicos conectados externa-mente a uma barra cilíndrica articulada em duas secções para mobilização dos fragmentos. Este fixador externo ob-teve grande aceitação no meio ortopédico e ainda hoje é um dos mais utilizados na Europa. A fixação dos pinos cônicos é semelhante à do sistema de Wagner(12).
Pengo (1988)# apresenta em nosso meio um fixador se-melhante ao de Cuendet, consistindo em pinos transfixan-tes de grosso calibre, fixados a plataformas de duralumínio conectadas a hastes rosqueadas longitudinais, que por sua vez são conectadas a semi-anéis, também de duralumínio. Alonso e Regazonni(36) (1990) aplicam o conceito de transporte ósseo elaborado por Ilizarov(25) para o tratamen-to de defeitratamen-tos ósseos segmentares, utilizando o fixador ex-terno AO/ASIF adaptado com hastes rosqueadas. Possibili-tam com isso a utilização de uma filosofia moderna e revo-lucionária por meio de um instrumental mais simples e de uso comum aos cirurgiões.
Juan et al.(37) (1992) demonstram comparativamente a influência da rigidez do sistema de fixação externa na for-mação do calo ósseo, analisando em laboratório o compor-tamento mecânico dos fixadores Ilizarov, Wagner, Ortofix e Hoffmann. Concluem que a rigidez excessiva pode retar-dar a formação do calo ósseo ou induzir a formação de um calo pobre e mecanicamente mais frágil.
Zalsey et al.(38) (1992) publicam o resultado de testes biomecânicos, determinando que a interface pino-osso é responsável pela falência da maioria das montagens de
fi-xação externa e preconizam a utilização de pinos de menor diâmetro em osso metafisário, conseguindo-se maior dura-bilidade do sistema sem desestabilizar a montagem.
Stene et al.(39) (1992) analisam a performance mecânica do fixador Pin-Less AO, caracterizado pela penetração de pinos de fixação da fratura apenas na cortical aposta, com o objetivo de tratar temporariamente fraturas expostas gra-ves até a cicatrização dos ferimentos e cobertura cutânea, concluindo que este sistema de fixação externa mantém 72% de sua estabilidade inicial no decorrer de cinco sema-nas, in vitro e, portanto, perfeitamente indicado para o tra-tamento primário destas lesões.
Christopher, em 1992 (apud O’Doherty et al.(40)), anali-sa um sistema de fixação linear padrão, utilizando um mó-dulo de movimento acoplado à superfície de fixação dos pinos e compara com resultados obtidos utilizando a fixa-ção tradicional, rígida. Observa um acréscimo de 50% de movimento axial durante a marcha e uma redução signifi-cativa no tempo de consolidação das fraturas quando exis-te a presença de micromovimentos no foco.
Drijber e Finlay(41-43) (1992) estudam o comportamento mecânico do fixador externo de Hoffmann, analisando seus pontos cruciais de fragilidade e rigidez, encontrando na articulação universal das plataformas a maior fragilidade do sistema.
Williams et al.(44) (1994) apresentam um novo modelo de fixador externo com três componentes básicos: barra lateral de duralumínio, arco de duralumínio para conexão de montagens e um dispositivo de compressão-distração para facilitar a confecção das montagens. Comparam, em testes mecânicos, este novo sistema com os de Hoffmann, Ortofix e AO e consideram sua performance superior à dos fixadores de plataforma, introduzindo definitivamente as “ligas leves” na confecção dos aparelhos.
Lavini et al.(45) (1994) consideram a junção pino-osso como a principal responsável pela estabilização do siste-ma e, após testes mecânicos comparativos entre os dife-rentes modelos de pinos de fixação, determinam que em seus ensaios a melhor performance foi a do pino do fixa-dor Ortofix, que apresenta um formato cônico com 6,0mm em sua base e 5,0mm em sua extremidade, obtendo assim um efeito de autofresagem progressiva que oferece maior rigidez final à interface pino-osso. Os autores demonstram ainda os efeitos nocivos da perfuração com alta rotação, pois o calor causará osteólise e afrouxamento precoce dos pinos. Liu et al.(46) (1995) elaboram uma fórmula para
liar a resistência da interface pino-osso nos diversos siste-mas de fixação externa:
P = K. (M – m) . n.S
Sendo P – resistência, K – constante, M – maior diâmetro, m – menor diâmetro, n – circunferência do pino, S – resistência do material.
Nele et al.(47) (1994) observam que a resistência axial do fixador de Ilizarov pode ser reproduzida substituindo-se os anéis de aço pelos confeccionados com fibra de carbo-no, mantendo características mecânicas semelhantes e com as vantagens de ser radiotransparente e muito mais leve.
Bosse et al.(48) (1994) apresentam e comparam mecani-camente os fixadores externos preconizados pela Howme-dica e pela Synthes para utilização em campos de combate durante a guerra. O primeiro é um sistema de plataformas baseado no fixador de Hoffmann, porém sem a mesma per-formance mecânica, e o segundo assemelha-se ao sistema
AO, com fixação independente dos pinos e uma boa resis-tência axial e radial. Ambos, confeccionados em duralu-mínio e com kits independentes. A plataforma de fixação Howmedica Ultra-Fix apresenta distância máxima de 40mm e seu instrumental não é intercambiável com os de outros fixadores, além de sofrer deterioração em altas temperatu-ras. Já o Synthes Trauma-Fix apresenta maior versatilidade de montagens, além de ser intercambiável e não deteriorar com esterilização em autoclave, sendo este o atual sistema de fixação externa utilizado nos EUA.
O’Doherty et al.(40) (1995), estudando o fixador externo de Oxford, observaram que os fixadores que possuem uma barra fixa, por onde penetram e são travados os pinos de fixação óssea, apresentam uma proteção contra o estresse 9% maior do que aqueles em que não existe esta continui-dade e onde a fixação é efetuada através de plataformas conjuntas ou individuais.
Caja et al.(49) apresentam na literatura uma série de estu-dos do perfil mecânico de diferentes sistemas de fixação externa isolada e comparativamente, analisando rigidez e mobilidade no foco de fratura e chegando à conclusão de que montagens híbridas (anéis metafisários e plataformas lineares diafisárias) de confecção simples podem apresen-tar características semelhantes àquelas ditas tradicionais cir-culares ou lineares mais complexas, particularmente ao estudar variações de montagem com o aparelho de fixação externa circular-híbrida de Monticelli-Spinelli (1994).
Este modelo de fixador externo ganhou muita populari-dade nos últimos anos, sendo uma indicação clássica e
qua-se absoluta para as fraturas cominutivas do plateau tibial e freqüentemente também utilizado nas fraturas cominutivas do pilão tibial.
COMENTÁRIOS
Muitos fatores contribuíram direta ou indiretamente pa-ra a evolução e desenvolvimento dos fixadores externos, desde questões filosóficas e conceituais, como se devemos utilizar fixadores externos rígidos ou dinâmicos, até ques-tões práticas, como a utilização de fixadores de plataformas articuladas ou fixadores estáticos de clampes individuais.
Algumas dúvidas já foram sanadas e as indicações vêm-se tornando cada vez mais precisas e unânimes. Vejamos algumas delas:
1) Os fixadores rígidos de clampes individuais, tanto mono como biplanares, devem ser utilizados preferencial-mente para o tratamento temporário de fraturas. Em parti-cular, as abertas ou expostas.
2) Os fixadores externos modernos de plataforma arti-culada e módulo de elasticidade interno, geralmente con-feccionados de fibra de carbono e ligas de alumínio, po-dem ser utilizados para o tratamento definitivo de fraturas e ainda em algumas enfermidades ortopédicas congênitas ou adquiridas, para alongamentos e transportes ósseos. Porém, devido a sua potencial instabilidade quando da pre-sença de carga axial, estes fixadores não podem ser indica-dos em toindica-dos os casos.
3) Quanto aos fixadores externos circulares, estes ainda apresentam os melhores resultados em relação a estabili-dade e versatiliestabili-dade de utilização, onde eventualmente ou-tros sistemas não podem ser utilizados com sucesso. Em questionamento deve-se colocar a indicação em enfermi-dades menos complexas, pois sabidamente este sistema é desconfortável para o paciente e, portanto, não indicamos nestes casos. Deve-se dar preferência a métodos conven-cionais consagrados de tratamento ou sistemas de fixação externa mais simples, deixando a utilização do fixador cir-cular para os casos graves.
4) Em alongamentos de ossos longos, freqüentemente realizados nos membros inferiores, observamos uma nova tendência na literatura:
– No fêmur, a utilização conjunta de hastes intramedu-lares bloqueadas permite a retirada do fixador externo, li-near ou circular, logo após o término do processo de alon-gamento, não sendo necessário aguardar a demorada ma-turação do regenerado ósseo. Esta conduta possibilita uma melhor e mais precoce reabilitação funcional.
– Na tíbia, o fixador externo circular ainda é a melhor escolha e deve ser levado até o final do tratamento, pois o índice de complicação é estatisticamente bem inferior ao do fêmur.
Observa-se no histórico dos fixadores externos uma im-portante evolução no decorrer dos anos e acredita-se que muito ainda se tenha a modificar e a aprender até que se consiga uma maior harmonia entre biologia e tecnologia.
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