82 COLUNA/COLUMNA - VOLUME 3 (2) - JUNHO ARTIGO ORIGINAL

Texto

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ARTIGO ORIGINAL

Comparação da resistência do corpo vertebral pré e pós

vertebroplastia. Estudo experimental em vértebras de suínos

Comparison of vertebrae strength before and after

vertebroplasty - Experimental study in

porcin’s vertebrae

André Hübner1 Fernando Lauda2 Everton Lima3 Wiliam Dani3 Charles Israel4

1Médico-preceptor do Serviço de Cirurgia de Coluna do Instituto de Ortopedia e Traumatologia de Passo Fundo – RS; 2Chefe do Serviço de Cirurgia de Coluna do Instituto de Ortopedia e Traumatologia de Passo Fundo – RS; 3Médico-residente do Instituto de Ortopedia e Traumatologia de Passo Fundo – RS; 4Professor da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade de Passo Fundo - RS

Correspondência: Instituto de Ortopedia e Traumatologia de Passo Fundo – RS (IOT) – Serviço de Cirurgia da Coluna. Rua Independência, 889 – Centro. CEP: 99010 041 – Passo Fundo – RS – arhubner@terra.com.br

RESUMO

Os autores avaliaram 48 vértebras de porcos com o objetivo de comparar as alterações de resistência dos corpos verte-brais após a realização de pré-lesão sem preenchimento de cimento ósseo, grupo A, e vértebras com preenchimento de cimento ósseo, grupo B. As vértebras foram divididas alea-toriamente nos dois grupos – A e B. O grupo A continha 24 vértebras sem cimento ósseo e o grupo B continha outras 24 vértebras com cimento ósseo no seu interior. Nas 48 vérte-bras foram realizadas pré-lesão com a finalidade de simular uma diminuição da densidade de massa óssea e facilitar a realização da vertebroplastia. Todas as vértebras foram sub-metidas a uma fratura por compressão axial simulada em prensa hidráulica. A pressão máxima registrada em Newtons (N) aplicada em cada vértebra até que a mesma sofresse fra-tura foi registrada e considerada como a resistência verte-bral. Os resultados mostraram que a média de força máxima de compressão necessária para provocar fratura do corpo vertebral no grupo A foi de 8014 N e a média de força máxi-ma aplicada até a fratura no grupo B foi de 9183 N. Os auto-res concluíram que houve um aumento da auto-resistência de 15% na média de força máxima de compressão necessária para fraturar as vértebras com cimento ósseo (grupo B), quando comparadas com as vértebras sem cimento ósseo (grupo A). Isto demonstra que o uso de cimento ósseo dentro de corpos vertebrais aumenta a resistência estrutural destes.

PALAVRAS-CHAVE: coluna vertebral, suínos,

procedimentos cirúrgicos operatórios, biomecânica

ABSTRACT

The authors evaluated 48 porcine’s vertebrae to compare the strength changes of their vertebrae body after performing pre- lesion without bone cement filling, group A, and vertebrae with pre-lesion and filling with bone cement, group B. The vertebrae were separated in two groups – A and B. Group A had 24 vertebrae without cement and Group B had other 24 vertebrae with cement injected in its interior. Pre-lesion was performed in all vertebrae to simulate a decrease of the bone density and facilitate the execution of the vertebroplasty. The vertebrae suffered a simulated axial compression fracture in a hydraulic press. The greatest pressure was registered in Newton (N) until each vertebrae suffered fracture and considered as the vertebrae resistance. The results showed that the average of the greatest compression strength necessary to obtain the vertebrae body fracture on group A was 8014 N and the average of strength applied to obtain the fracture on group B was 9183 N. The authors concluded that there was an increase of resistance of 15% in the average of the greatest compression strength to fracture the vertebrae with cement (group B) when compared with vertebrae without cement (group A). The results show that the use of the cement into the vertebral body increase their structural resistance.

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Figura 1

Anatomia da vértebra de porco. A) vista superior, B) perfil e C) vista posterior

Porcine’s vertebrae body anatomy. A) superior view, B) lateral view and and C) posterior view

A

B

C

Figura 2 Localização da pré-lesão Site of pre-lesion

INTRODUÇÃO

A vertebroplastia percutânea foi introduzida em 1984, na França, por Galibert e Deramond1. As

in-dicações do procedimento são: doenças hematológi-cas malignas (mieloma múltiplo ou linfoma), doen-ças metastáticas e tumores benignos da coluna (he-mangioma)2, além do tratamento de fraturas por

os-teoporose. A técnica consiste na injeção de cimento ósseo no interior dos corpos vertebrais através de uma abordagem transpedicular ou postero-lateral. O procedimento resulta em alívio de dor em torno de 70%1, possui baixa morbidade e poucas

complica-ções; além disso, é bem tolerado pelo paciente, com rápida execução e apresenta um baixo custo.

Este procedimento tem sido objeto de muitas pes-quisas científicas. Existem hipóteses de que o alívio da dor advém da ação térmica3 ou química4 do

ci-mento ósseo. Em recentes estudos foi indicado que o alívio da dor possa ocorrer por estabilização me-cânica dos corpos vertebrais osteoporóticos fratura-dos3,5-11, já que a dor se origina em terminações

ner-vosas intra e extra-óssea e é agravada pelos movi-mentos no local da fratura5.

Além da estabilização das vértebras osteoporóticas fraturadas, o cimento ósseo proporciona a recuperação da resistência deste corpo vertebral, reduzindo o risco de evolução da lesão. Além disso, tem indicação de ser usado como tratamento profilático em vértebras com risco iminente de fratura e de colapso nos pacientes osteoporóticos, prevenindo o risco de aumento do en-cunhamento do corpo vertebral5,9,10.

O emprego deste método no tratamento das fraturas da coluna vertebral resultantes de mecanismo por flexão-com-pressão vem sendo estudado5-6,9-11, mostrando-se como mais

uma opção dentre as diversas existentes.

Os modelos de origem animal vêm sendo utiliza-dos com maior freqüência nas pesquisas para o em-prego de biomateriais na espécie humana. Dentre eles, destaca-se o modelo com o porco, já que este animal apresenta vértebras lombares com morfolo-gia similar às lombares do ser humano12.

O propósito do estudo é comparar as alterações na resistência de corpos vertebrais lombares de por-cos frespor-cos antes e após a realização de vertebro-plastia determinando a resistência do corpo verte-bral através da força máxima de compressão (FMC) resistida pelas vértebras.

MATERIAL E MÉTODOS

Neste estudo foram utilizadas 50 vértebras lomba-res de dez porcos da raça Landrace, com idade vari-ável de um ano, sem patologia prévia e/ou deformi-dade (Figura 1).

As 50 vértebras foram dissecadas cuidadosamente com ressecções dos discos intervertebrais, ligamentos e arco posterior, preservando apenas a integridade dos pedícu-los. Em seguida, foram embaladas com gases embebidas

em soro fisiológico e armazenadas em embalagens plásti-cas dentro de refrigeradores à temperatura de cinco graus negativos (– 5° C) até o momento da realização da verte-broplastia. Todas foram submetidas a uma pré-lesão6 com

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As 50 vértebras foram divididas em dois grupos (A e B) de forma aleatória, cada um contendo 25 vértebras (Fi-gura 3). As vértebras do grupo B foram submetidas a ver-tebroplastia utilizando material apropriado (Figura 4). Uti-lizamos uma abordagem unipedicular com agulhas 10G até o interior do corpo vertebral previamente lesado. Rea-lizamos a injeção de 4 ml de cimento ósseo líquido-pasto-so líquido-pasto-sob pressão em cada vértebra e aguardamos a secagem do cimento ósseo para então removermos a agulha.

Feita a vertebroplastia, as vértebras do grupo B aguar-daram um período de secagem do cimento de aproximada-mente 24 horas em temperatura constante de 37° C com a finalidade de simular a temperatura fisiológica do corpo humano7. As vértebras do grupo A também foram

manti-das às mesmas condições.

Figura 4

A) Kit para vertebroplastia e B) Cimento ósseo (Simplex P) A - Kit of vertebroplasty and B - Bone cement (Simplex P) Figura 3

Grupos A e B após ressecção dos elementos posteriores, com pré-lesão

Groups A and B after posteriors elements remotion, with pre-lesion

Após esse período, todas as 50 vértebras foram submetidas à compressão em Máquina Universal de Ensaios (Figura 5) onde foi possível registrar com exatidão a pressão necessária aplicada nas vértebras para provocar desde uma deformidade plástica até a perda completa de resistência – força resistiva do corpo vertebral, sendo descartadas as primeiras vér-tebras de cada grupo, as quais foram utilizadas para calibrar a Máquina Universal de Ensaios.

A

B

Sua resistência foi determinada através da

mensu-ração da força máxima aplicada sobre a vértebra ime-diatamente antes de ocorrer fadiga vertebral, resultan-do em fratura. Utilizamos como critério de colapso ver-tebral a perda de pelo menos 25% da altura inicial dos corpos vertebrais, que é uma definição de fratura por compressão8.

O cimento ósseo utilizado no estudo foi o da marca Simplex P® adicionado de 20% do seu peso de Sulfato

de Bário, que aumenta sua radiopacidade, com o obje-tivo de melhor visualização da distribuição do cimento ósseo no interior da vértebra.

Figura 5

Máquina Universal de Ensaios – SCHENCK UPM 200 (calibrada em 15/03/2002) associada a software de aquisição de dados

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Como demonstrativo do fenômeno, a figura 6 apre-senta o comportamento de uma vértebra do Grupo A e uma vértebra do Grupo B, ambas com dimensões e volu-mes similares, durante a aplicação da Força de Compres-são sob velocidade constante de 0.1mm/s. Notamos que o traçado inicial de ambas as vértebras é semelhante até a marca de 5000 N; a partir deste ponto, a força máxima resistida pela vértebra do grupo B é consideravelmente maior que a resistida pela do grupo A. Ocorrida as fratu-ras, o padrão do declínio da resistência vertebral se apre-senta de maneira semelhante em ambas as vértebras.

A figura 7 demonstra o número de vértebras agru-padas por intervalos de FMC em ambos os grupos.

Constamos que a média de FMC entre as vértebras do grupo B foi cerca de 1168,75 N maior do que a média de FMC entre as vértebras do grupo A, resultando em um aumento de 14.58 % na FMC para obter-se a fratura nas vértebras do grupo B, com um Valor de p = 0.045.

Tabela 1 -

Demonstração da força máxima de

compressão (FMC) de cada vértebra em nos

grupos

VERTEBRA N° GRUPO A GRUPO B

6225 6600 8800 13325 12450 8275 10175 11925 6650 9300 6950 7275 10975 6700 10875 9875 10350 10650 7625 9500 8450 11875 7450 8125 MÉDIA 8014,583333 9183,333333 DESV. PADRÃO 1864,177705 2068,903651 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 4675 9750 9075 7250 8475 10425 8400 9700 8450 9400 12100 5500 9500 6700 6200 8100 5150 8000 6950 5425 7700 9975 8850 6600 Figura 6

Comparação entre a FMC entre uma vértebra do grupo A e uma vértebra do grupo B. Ambas possuíam a mesma dimensão e volume

Comparision of Mechanic Compression Force (FMC) among a vertebrae of A Group an a vertebrae of B Group. Both have the same dimension and volume

RESULTADOS

Após a compressão de todos os corpos vertebrais, consta-tamos que o grupo A necessitou de uma Força Máxima de compressão (FMC) que variou entre 4675 N e 12100 N (média de 8014.58 N). Já o grupo B, que continha cimento ósseo no seu interior, necessitou de uma FMC que variou entre 6225 N e 13325 N (média de

9183.33 N) (Tabela 1).

Figura 7

Demonstração gráfica da FMC nos grupos A e B agrupados por intervalo de força

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DISCUSSÃO

A revisão bibliografica recente tem mostrado trabalhos com o uso do cimento ósseo como uma das formas para o trata-mento das fraturas das vértebras por osteoporose, com pes-quisas sobre a resistência mecânica destes corpos verte-brais após a realização da vertebroplastia.

Jensen et al.9 relataram bons resultados no tratamento

de fraturas por compressão em vértebras osteoporóticas utilizando o cimento ósseo junto ao pedículo, associado a parafusos pediculares.

Schildhauer et al.8 relataram o uso de cimento ósseo no

tratamento de fraturas em vértebras osteoporóticas com téc-nicas minimamente invasivas com o objetivo de evitar um aumento no encunhamento vertebral inicial, destacando não ser necessário o uso de instrumentação nestes casos.

Os metais são as substâncias mais utilizadas na con-fecção de materiais para a fixação das fraturas vertebrais. Sua desvantagem é que têm uma rigidez maior do que a do osso, e provocam um desgaste ósseo pela diferença dos módulos de elasticidade do metal e o do osso (stress shiel-ding)13. Outro problema é a necessidade, em alguns casos,

de ser feita a retirada deste implante metálico ao término do tratamento das fraturas.

A aplicação de cimento ósseo no interior dos corpos vertebrais osteoporóticos torna-os com resistência similar aos corpos vertebrais sem alteração patologica, melhoran-do a função e preveninmelhoran-do um aumento no colapso verte-bral, podendo inclusive ser usado como um acessório dos implantes metálicos (parafusos pediculares) no tratamen-to de fraturas14.

Belkoff et al.7, em estudo realizado com corpos

verte-brais osteoporóticos de cadáveres, compararam a rigidez e a resistência da vértebra fraturada antes e após a verte-broplastia. Seus resultados apontaram para uma recu-peração de resistência inicial (antes da fratura primá-ria) após a injeção de 2 ml de cimento no interior da vértebra; e que após a injeção de 6 ml7,10 de cimento

ósseo por via unipedicular ocorre um aumento signifi-cativo na resistência vertebral.

Novamente Belkoff et al.11 realizaram um estudo

com-parativo entre a vertebroplastia e a Kiphoplastia (tamp) – que é o uso de um balonete intra-corpo vertebral para rea-lizar a dilatação da vértebra acunhada e recuperar a altura original do corpo vertebral, seguido da injeção de cimento ósseo - em vértebras osteoporóticas de cadáveres; concluí-ram que o tratamento pela técnica de Kiphoplastia resul-tou num grande aumento da recuperação da altura verte-bral inicial (97%) sem perda da resistência da vértebra, o que não se observou na vertebroplastia (30%).

O presente estudo demonstrou que houve um aumento de 15% na resistência do corpo vertebral de porco após a injeção de cimento ósseo no seu interior.

CONCLUSÃO

Os corpos vertebrais testados aumentaram a sua capacida-de capacida-de resistência a compressão em cerca capacida-de 15% após a realização da vertebroplastia em modelos experimentais.

Este trabalho comprova que o uso de cimento ósseo pode trazer benefícios no tratamento de patologias que apresentem diminuição da sustentação do corpo vertebral, devido ao aumento da resistência vertebral pelo preenchi-mento dos espaços provocados por fraturas ou colapso.

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Referências

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