Influência da dinamização axial
na consolidação de osteotomias
*Influence of axial dynamization on osteotomy healing
*OSCAR BERTINODE ALMEIDA OLIVEIRA FILHO1, CLEBER ANTÔNIO JANSEN PACCOLA2
* Part of PhD Thesis presented by the first author, and oriented by the second author, from Departamento de Biomecânica, Medicina e Reabilitação do Aparelho Locomotor. Laboratório de Bioengenharia da Faculdade de Me-dicina de Ribeirão Preto-USP, and from Faculdade de MeMe-dicina Veterinária da Universidade Federal de Uberlândia-UFU.
1. Adjunct Professor, Serviço de Ortopedia e Traumatologia da Universidade Federal de Uberlândia.
2. Head Professor, Departamento de Biomecânica, Medicina e Reabilitação do Aparelho Locomotor, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Univer-sidade de São Paulo.
* Parte da Tese de Doutorado apresentada pelo primeiro autor e orientada pelo segundo, realizada no Departamento de Biomecânica, Medicina e Reabilita-ção do Aparelho Locomotor. Laboratório de Bioengenharia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto-USP e Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade Federal de Uberlândia-UFU.
1. Professor Adjunto do Serviço de Ortopedia e Traumatologia da Universidade Federal de Uberlândia.
2. Professor Titular, Departamento de Biomecânica, Medicina e Reabilitação do Aparelho Locomotor, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Uni-versidade de São Paulo.
Endereço para correspondência (Correspondence to): Oscar Bertino A.O. Filho, Av. Vasconcelos Costa, 962 – 38401-130 – Uberlândia, MG, Brazil. Tel./Fax: (34) 3235-8400. E-mail: oscarbertino@netsite.com.br.
Recebido em (Received in) 18/11/03. Aprovado para publicação em (Approved in) 14/12/04. Copyright RBO2005
RESUMO
Analisou-se a influência da dinamização axial na con-solidação de osteotomia na diáfise tibial de carneiros com fixação externa estática e dinâmica. Desenvolveu-se, a par-tir de modelo comercial já existente, um fixador externo em montagem uniplanar e unilateral com dupla barra. Por meio da colocação de dois tipos de presilhas (móveis ou fixas), duas condições mecânicas foram estabelecidas: uma estática e outra dinâmica. A dinâmica, permitindo movimentos axiais adicionais no foco da osteotomia. As tíbias de 24 carneiros, divididos igualmente em dois gru-pos (estático e dinâmico), foram operadas. Após oito sema-nas de pós-operatório sacrificaram-se os animais e sub-meteram-se as peças a ensaios mecânicos de torção, avaliação radiográfica e estado da fixação dos pinos de Schanz ao osso. O grupo dinâmico apresentou índice de consolidação superior (70%) comparado com o grupo es-tático (34%). A avaliação radiográfica do grupo dinâmico apresentou formação de calo ósseo mais abundante. O grupo dinâmico apresentou afrouxamento dos pinos de Schanz (35,4%) superior ao do grupo estático (18,7%) (p = 0,034). Conclui-se que o grupo dinâmico obtém maior índice de consolidação e que, apesar de haver também
ABSTRACT
The influence of the axial dynamization on osteotomy heal-ing of sheep tibial diaphysis with static and dynamic exter-nal fixation was assessed. An exterexter-nal fixator was developed from an existing commercial model, leading to a uniplanar, unilateral, and double-barred assembly. The use of two dif-ferent kinds of clamps (either mobile or fixed) established two diverse mechanical conditions: a static condition and a
dynamic condition. The latter allowed additional axial
mo-tion at the osteotomy site. The tibiae of 24 sheep were divid-ed into two equally-numberdivid-ed, operatdivid-ed groups (static and dynamic). After eight postoperatively weeks, animals were sacrificed and parts were submitted to mechanical assays of torsion, radiographic evaluation, and fixation condition of Schanz pins to the bone. The dynamic group presented a higher healing rate (70%) when compared to the static group (34%). The radiographic evaluation of the dynamic group presented more abundant bone callus formation. The dy-namic group presented higher rate of Schanz pins loosen-ing (35.4%) than the static group (18.7%) (p = 0.034). The conclusion is that the dynamic group has a higher healing rate and that, despite also yielding greater radiographic cal-lus formation, it does not present a higher mechanical
resis-maior formação de calo no aspecto radiográfico, não apre-senta maior resistência mecânica nos testes de torção e, portanto, o estudo radiográfico não é um método preciso para, isoladamente, avaliar a consolidação. As condições mecânicas influíram no afrouxamento dos pinos de Schanz, com maior incidência no grupo dinâmico.
Unitermos – Fixadores externos; dinamização; osteotomia;
consoli-dação da fratura
INTRODUÇÃO
O conceito de dinamização axial tem sido utilizado mais recentemente no tratamento das fraturas de ossos longos. Di-namização axial é definida como a fixação que permite, sem restrições, carga axial sobre a fratura por meio da aplicação fisiológica do peso corporal e da contração muscular, enquanto as forças de torção e flexão no foco fraturário são neutraliza-das(1,2,3,4).
Os efeitos pretendidos sobre o foco de fratura com a dina-mização são a produção de calo ósseo em maior quantidade e em prazo inferior quando comparados com a fixação estática. O objetivo do presente trabalho é estudar a consolidação de osteotomias transversas feitas na tíbia de carneiros, tendo como variável principal o comportamento mecânico do fixador ex-terno utilizado, que se dividiu em dois grupos que foram de-nominados de: fixadores estáticos (ou grupo estático) e fixa-dores dinâmicos (ou grupo dinâmico), com movimento axial adicional no foco da osteotomia.
MATERIAL E MÉTODOS
Realizou-se osteotomia transversa no terço médio da tíbia direita de 24 carneiros, no Hospital Veterinário da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade Federal de Uberlân-dia (HV-FMV-UFU). O material foi submetido à análise no La-boratório de Bioengenharia da Faculdade de Medicina de Ri-beirão Preto da Universidade de São Paulo (LB-FMRP-USP).
Utilizou-se um fixador externo desenvolvido a partir de um modelo comercial já existente*. Foram empregadas hastes de
aço e presilhas sem ranhura que se fixavam apenas ao pino de Schanz e possuíam diâmetro 1 mm superior ao das hastes, per-mitindo, portanto, que as mesmas deslizem em seu interior. Essas presilhas foram denominadas presilhas móveis (fig. 1). A utilização de duas hastes paralelas conferiu maior estabi-lidade ao sistema e à montagem dinamizada, impedindo mo-vimentos rotacionais (fig. 2).
tance on torsion tests and thus, the radiographic study is not an accurate method to evaluate, in isolation, bone healing. The mechanical conditions influenced Schanz pins loosen-ing, having a higher incidence in the dynamic group.
Key words – External fixators; dynamization; osteotomy; fracture healing
INTRODUCTION
The concept of axial dynamization has been more recently used in the treatment of long bone fractures. Axial dynamiza-tion is defined as the fixadynamiza-tion that unrestrictedly allows axial loading onto the fracture by means of physiological applica-tion of body weight and muscle contracapplica-tion, while torsion and flexion forces at the fracture site are neutralized(1,2,3,4).
Intended effects of dynamization at the fracture site are the production of bone callus in higher quantity, and on a shorter period of time, in comparison with static fixation.
The purpose of this present study is to assess healing of transverse osteotomies made to the tibia of sheep. The main variable was the mechanical behavior of the external fixator, divided into two groups named as static fixators (or static group), and dynamic fixators (or dynamic group), which had an additional axial motion at the osteotomy site.
MATERIAL AND METHODS
A transverse osteotomy was performed on the mid-third of right tibiae from 24 sheep at Hospital Veterinário da Facul-dade de Medicina Veterinária da UniversiFacul-dade Federal de Uberlândia (HV-FMV-UFU). The material was submitted to analysis at Laboratório de Bioengenharia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (LB-FMRP-USP).
We used an external fixator developed from an existing marketed model*. Steel rods and smooth clamps were only
fixed to Schanz pins, which had a diameter of 1 mm more than the rods, thus yielding some inner sliding. Those clamps were named mobile clamps (fig. 1).
The use of two parallel rods has given higher stability to the system and to the dynamized assembly, preventing rota-tional motion (fig. 2).
The animals were divided into two groups according to the type of the fixator: dynamic type (table 1), or static type (table 2). Thus, 12 dynamic (fig. 3-B) and 12 static (fig. 3-A) fixators were applied.
* Dynamic Fixation System – Baumer® – model 5051. * Sistema de Fixação Dinâmico – Baumer® – modelo 5051.
Fig. 1 – Presilhas do fixador externo: à esquerda, o modelo para
dinamização axial (móvel) e à direita, o modelo ranhurado (seta) para montagens estáticas (fixa).
Fig. 1 – External fixator clamps; on the left, the model for axial
dynamization (mobile), and on the right, the model having slots (arrow) for static assembly (fixed).
Fig. 2 – Demonstração da importância da montagem com duas
hastes (à esquerda), no tipo dinâmico, em que a aplicação de apenas uma haste permite movimentos rotacionais (à direita)
Fig. 2 – Demonstration of the importance of an assembly with
two-rods (on the left) to the dynamic type; the application of a single rod to the assembly allows rotational motion (on the right)
Os animais foram divididos em dois grupos segundo o tipo de fixador utilizado, dinâmico (tabela 1) ou estático (tabela 2). Foram aplicados 12 fixadores dinâmicos (fig. 3-B) e 12 estáticos (fig. 3-A).
Foram analisados separadamente três animais que não atin-giram oito semanas de evolução pós-operatória: dois sacrifi-cados precocemente, por engano, com quatro semanas de pós-operatório, e outro, por óbito por septicemia, também com quatro semanas após a operação.
Three animals that did not survive to the eighth week post-operative follow-up were analyzed: two were mistakenly sac-rificed earlier, at four weeks postoperatively; another animal died of septicemia, also at four weeks after the operation.
Thus, groups were made of 10 cases in the dynamic group; and of 11 cases in the static group.
The first five samples were prepared by simple maceration method, which consisted in the removal of soft tissues and water irrigation, which ought to be changed at every two days, until only bone mineral matrix remained apparent.
The other samples had their soft tissues removed and were frozen at a temperature of –20oC, until the mechanical
resis-tance test day, in order to better preserve their biomechanical properties, as compared to in vivo properties. The samples were thawed at room temperature, when the external fixator was removed.
Bone ends were included in a plastic mass, molded with two metal cylinders that were part of the load application system, and fastened with screws around the cylinders, while observing the longitudinal alignment of tibial axis with cylin-ders at the time of the piece inclusion for the mechanical tor-sion assay (figs. 4 and 5).
The numerical data were submitted to statistical analysis by the Student’s t test; the number of cases where bone
heal-Fig. 3 – A) Peça ilustrando montagem do tipo estática, apenas
com presilhas fixas (F). B) Peça ilustrando montagem do tipo di-nâmica, com duas presilhas móveis (M) em cada segmento em hastes diferentes.
Fig. 3 – A) Sample illustration with static assembly, having fixed
(F) clamps only. B) Sample illustrating the dynamic assembly, with two mobile clamps (M) at each segment of different rods.
TABELA 2 / TABLE 2
Animais operados (grupo estático)
Operated animals (static group)
Nº de Fêmea (F)/ Peso Semanas Preparo
ordem Macho (M) (kg) até da peça/
sacrifício complicação
Order Female (F)/ Weight Weeks Part
number Male (M) (kg) until preparation/
sacrifice complication 03 F 21 8 macerado macerated 08 F 22 4 congelado frozen 10 F 21 8 congelado frozen 12 F 20 8 congelado frozen 13 F 20 8 congelado frozen 14 F 25 8 congelado frozen 15 M 22 8 congelado frozen 17 F 21 8 congelado frozen 18 F 29 8 congelado frozen 20 F 28 8 congelado frozen 21 F 26 8 congelado frozen 22 F 28 8 congelado frozen Média / Mean 23,58
Fonte (Source): HV-FMV-UFU.
Os grupos ficaram assim constituídos: grupo dinâmico com 10 casos e grupo estático com 11 casos.
As cinco primeiras peças foram preparadas pelo método de maceração simples, que consiste em proceder à remoção das partes moles e colocar as peças em água, que deve ser trocada a cada dois dias até que fique apenas a matriz mineral óssea aparente.
As peças seguintes, para melhor preservação de suas pro-priedades biomecânicas em comparação com as proprieda-des in vivo, sofreram remoção das partes moles e foram con-geladas, numa temperatura de 20o negativos, até o dia da
TABELA 1 / TABLE 1
Animais operados (grupo dinâmico)
Operated animals (dynamic group)
Nº de Fêmea (F)/ Peso Semanas Preparo
ordem Macho (M) (kg) até da peça/
sacrifício complicação
Order Female (F)/ Weight Weeks Part
number Male (M) (kg) until preparation/
sacrifice complication 01 F 30 8 macerado macerated 02 F 20 8 macerado macerated 04 F 20 8 macerado macerated 05 F 22 8 macerado macerated 06 F 21 8 congelado frozen 07 F 23 8 congelado frozen 09 F 20 4 congelado frozen 11 M 22 4 congelado/infecção frozen/infection 16 F 24 8 congelado frozen 19 F 30 8 congelado frozen 23 F 27 8 congelado frozen 24 F 30 8 congelado frozen Média / Mean 24,08
Fonte (Source): HV-FMV-UFU.
ing was found, the number of loosened Schanz pins, and the mechanical resistance in torsion assays of healed and non-healed cases, either static or dynamic, were all compared among the studied groups. Data normality was checked by Shapiro-Wilks test. In case of supposed data normality viola-tion (comparison of mechanical resistance between macerat-ed and frozen parts), Wilcoxon-Mann-Whitney test was usmacerat-ed. For the analysis of influence of sample preparation within the healed group at eight weeks of evaluation, Fisher exact test was employed. A p-value of 0.05 was adopted as significance limit for the statistical tests.
Fig. 4 – Cilindros para inclusão das peças com massa plástica. Acima, o cilindro maior apresenta uma regulagem de distância (setas
brancas) em relação ao menor para adaptar-se aos diferentes corpos de prova. Abaixo, representação esquemática do cilindro menor
(A) indicando o rolamento na base do mesmo e (B) cilindro maior, indicando as ranhuras para regulagem da distância entre eles. Fig. 4 – Cylinders for sample and plastic mass inclusion. Above, the larger cylinder presents a distance gauge (white arrows) in
compar-ison to the smaller cylinder, to be adapted to different assay bodies. Below, a schematic representation of the smaller cylinder (A), indicating the mechanism at the base; and (B), the larger cylinder indicating the slots for distance setting.
RESULTS
Graphs with tension measures obtained from mechanical assays in relation to the angular displacement (strength ver-sus deformation graph) were made.
Among 12 specimens in which the dynamic external fixator was placed, no healing was found in five; of those, two ani-mals were sacrificed at four weeks, and another was prepared by simple maceration method that, despite presenting bone callus in small amount (olygotrophic), had fractured during handling mechanical assay preparation. If we evaluate only animals at eight weeks of evolution, from the sample treated with dynamic external fixator, 10 animals remain and, of those, seven achieved bone healing (70%) (graph 1).
realização do teste de resistência mecânica. As peças foram descongeladas à temperatura ambiente, quando o fixador ex-terno foi removido.
As extremidades ósseas foram incluídas em massa plástica utilizando-se como molde dois cilindros metálicos que fazem parte do sistema de aplicação de carga, acrescida de fixação com parafusos ao redor dos cilindros; observou-se o alinha-mento longitudinal do eixo da tíbia com os cilindros no mo-mento da inclusão da peça para o ensaio mecânico de torção (figs. 4 e 5).
Os dados numéricos foram submetidos à análise estatística pelo teste t de Student quando se compararam, entre os gru-pos estudados, o número de casos consolidados e o número de pinos de Schanz que sofreram afrouxamento, a resistência mecânica nos ensaios de torção dos casos consolidados e não consolidados, tanto os estáticos como os dinâmicos. A nor-malidade dos dados foi verificada aplicando-se o teste de Sha-piro-Wilks. No caso de violação da pressuposição da norma-lidade dos dados (comparação da resistência mecânica entre as peças maceradas e congeladas) utilizou-se o teste de Wil-coxon-Mann-Whitney. Para a análise da influência da prepa-ração das peças dentro do grupo consolidado com oito sema-nas de evolução, o teste exato de Fisher foi empregado. Adotou-se um valor de p de 0,05 como limite para a signifi-cância dos testes estatísticos.
RESULTADOS
Foram feitos gráficos com as medidas de tensão obtidas nos ensaios mecânicos em relação ao deslocamento angular (gráfico força x deformação).
A B
Fig. 5 – Representação esquemática do corpo de prova já
prepa-rado para o teste de resistência mecânica, mostrando a direção da aplicação da tração através do cabo de aço fixado no cilindro menor (giratório)
Fig. 5 – Schematic representation of the trial body, as prepared
for the mechanical resistance test, showing the direction of the traction application through the steel cable fixed in the smaller cylinder (rotating)
Fonte (Source): LB-FMRP-USP
Gráfico 1 – Curvas força x deformação obtidas nos ensaios mecânicos das peças com
fixadores externos do tipo dinâmico consolidadas (peças nos 1, 4, 5, 6, 7, 16 e 24) e não
consolidadas (peças no 2, 9, 11, 19 e 23)
Obs.: A circunferência incluída na curva está preenchida nas peças em que ocorreu con-solidação.
Graph 1 – Strength x deformation curves obtained in the mechanical assays of parts with
dynamic external fixators which were healed (parts nos. 1, 4, 5, 6, 7, 16 e 24) and which were not healed (parts nos. 2, 9, 11, 19 e 23)
Obs.: The circumference included in the curve is filled in the parts where healing oc-curred.
Entre os 12 espécimes submetidos à colocação do fixador externo dinâmico, não houve consolidação em cinco, den-tre eles, dois animais sacrificados com quatro semanas e em outro preparado pelo método de maceração simples, que, apesar de apresentar calo ósseo em pe-quena quantidade (oligotrófico), fraturou durante a manipulação para realização do ensaio mecânico. Se avaliarmos apenas os animais com oito semanas de evolu-ção da amostra tratada com o fixador ex-terno do tipo dinâmico, ficam 10 animais e, dentre esses, sete atingiram consolida-ção (70%) (gráfico 1).
Submeteram-se os resultados do ensaio mecânico do grupo dinâmico à análise estatística comparando-se os valores das curvas das sete peças consolidadas com as cinco peças não consolidadas. A dife-rença do comportamento das curvas foi altamente significante (p < 0,001).
O comportamento mecânico das peças maceradas e congeladas consolidadas foi comparado estatisticamente e o resulta-do foi não significante, tanto no teste exa-to de Fisher (p = 1,000) quanexa-to pelo de Wilcoxon-Mann-Whitney (p = 0,400).
Dos 12 animais submetidos à coloca-ção do fixador externo estático, oito não consolidaram, dentre eles um sacrifica-do com quatro semanas. Havia apenas uma peça de preparação pelo método de
The results of mechanical assay from the dynamic group were submitted to statistical analysis, comparing curve val-ues of seven healed samples with five non-healed samples. The difference in curve behavior was highly significant (p < 0.001).
The mechanical behavior of the macerated and frozen healed parts was statistically compared, and the outcome was not significant either on the Fisher exact test (p = 1.000), or on the Wilcoxon-Mann-Whitney test (p = 0.400).
Of 12 animals that had the external fixator applied, eight did not achieve bone healing; one of them was sacrificed at four weeks. There was only one sample that was prepared by simple maceration method in this group, and had not present-ed any bone callus formation (atrophic). If we exclude the
maceração simples nesse grupo, que não apresentava nenhu-ma fornenhu-mação de calo ósseo (atrófico). Se excluirmos o aninenhu-mal com quatro semanas de evolução, ficam considerados 11 ani-mais nesse grupo e atingiram a consolidação quatro casos (36%) (gráfico 2).
A análise estatística do comportamento das curvas das qua-tro peças consolidadas e das oito não consolidadas do grupo submetido à aplicação de fixação externa do tipo estático mostrou uma diferença altamente significante (p < 0,001).
Analisando estatisticamente a significância da quantidade de peças nos quais a consolidação foi obtida dentro do grupo estático com oito semanas de evolução (quatro em 11 ani-mais) e no grupo dinâmico (sete em 10 aniani-mais), obteve-se um valor de p = 0,0679 (não significante).
Fonte (Source): LB-FMRP-USP
Gráfico 2 – Curvas força x deformação obtidas nos ensaios mecânicos das peças com
fixador externo do tipo estático, consolidadas (peças nos 10, 12, 13 e 17) e não
consolida-das (peças nos 3, 8, 14, 15, 18, 20, 21 e 22)
Obs.: O triângulo incluído na curva está preenchido nas peças em que ocorreu consoli-dação.
Graph 2 – Strength x deformation curves obtained from mechanical assays of samples
with static external fixators; with bone healing (samples nos. 10, 12, 13, and 17); and without bone healing (samples nos. 3, 8, 14, 15, 18, 20, 21, and 22)
Note: The filled triangle within the curve corresponds to samples in which healing had
occurred.
eight weeks of evolution have also presented a radiographi-cally more abundant callus formation, showing bone bridge formation, in comparison with the static group that had no healing, in which there was a clear persistence of the osteot-omy line (fig. 7).
Based on radiographic findings, we decided to compare the resistance of bone callus formed at healed samples from dynamic group with the static group (graph 3).
Statistical analysis resulted in non-significant value when comparing those results (p = 0.971).
The mechanical assays of the animals that did not achieve healing after eight weeks of evolution, either from static or from dynamic group, were compared in an attempt to
estab-A análise radiográfica será apresentada a seguir com agru-pamento dos casos de aplicação dos fixadores dinâmicos e estáticos, consolidados e não consolidados com oito semanas de evolução (fig. 6).
A comparação radiográfica entre os casos consolidados com oito semanas de evolução mostrou que a formação do calo foi mais abundante no grupo dinâmico. O critério radiográfico para fazer-se a comparação foi a quantidade de calo que ultra-passava o alinhamento das corticais e a presença de linha de radioluzência no local das osteotomias.
Os animais que não atingiram consolidação no grupo dos fixadores dinâmicos com oito semanas de evolução também apresentaram formação de calo radiograficamente mais
abun-animal with four weeks of evolution, 11 animals were evaluated in this group, and four cases achieved bone healing (36%) (graph 2).
Statistical analysis from curve behav-ior of four samples that healed, and of eight samples that had not achieved heal-ing, from the group submitted to the ap-plication of static external fixation showed highly significant difference (p < 0.001).
A p value of 0.0679 (non-significant) was obtained upon significance statisti-cal analysis of sample amount where healing was achieved within the static group at eight weeks of evolution (four of 11 animals), and in the dynamic group (seven of 10 animals).
The radiographic analysis will be pre-sented next, upon grouping from cases receiving the application of dynamic and static fixators, divided into healed and non-healed cases, at eight weeks of evo-lution (fig. 6).
The radiographic comparison between healed cases at eight weeks of evolution showed that callus formation was more abundant in the dynamic group. The ra-diographic criterion to compare was the amount of callus that overwhelmed cor-tical alignment and the presence of a ra-diolucent line at the osteotomy site.
Animals that did not achieve healing from the group of dynamic fixators at
dante, com ponte óssea em formação, quando comparados com o grupo dos estáticos que não consolidaram, nos quais havia evidente persistência da linha de osteotomia (fig. 7).
Com base nos achados radiográficos decidiu-se comparar a resistência do calo ósseo formado nas peças consolidadas, do grupo dinâmico com o estático (gráfico 3).
A análise estatística resultou num valor não significante na comparação desses resultados (p = 0,971).
Compararam-se os ensaios mecânicos dos animais que não obtiveram consolidação após oito semanas de evolução, tanto do grupo estático quanto dinâmico, para procurar estabelecer correlação entre o calo radiográfico (mais abundante nas pe-ças do grupo dinâmico) e seu comportamento mecânico (grá-fico 4).
A diferença no comportamento mecânico dos grupos dinâ-mico e estático não consolidados com oito semanas de evolu-ção foi estatisticamente não significante (p = 0,3919).
lish a correlation between the radiographic callus (more abun-dant in dynamic group samples), and its mechanical behav-ior (graph 4).
The difference in mechanical behavior of static and dynamic, non-healed groups was not statistically significant (p = 0.3919) at eight weeks of evolution.
Pins presenting bone resorption around and manual trac-tion after external fixator removal were loose, and therefore had loss of fixation (loosening), and were noted down.
Analysis was performed by total number of pins (four per assembly), with a total of 96 pins. Of those, 26 loosened – 27% of the total amount. In group division, 17 from 48 pins of the dynamic group (35.4%), and nine from 48 pins of the static group (18.7%) loosened. The difference between the dynamic and static groups was statistically significant (p = 0.034).
There was no correlation between bone healing and pin loosening. Of healed cases, 11 pins presented loosening (25%).
(A) Dinâmicos (A) Dynamics
Fig. 7 – Aspecto radiográfico após oito semanas de evolução –
não-consolidados – (A) animais nos 2, 19 e 23 – (dinâmicos), (B)
animais nos 3, 14, 15, 18, 20, 21 e 22 (estáticos)
Fig. 7 – Radiographic aspect after eight weeks of evolution –
non-healed – (A) animals nos. 2, 19 e 23 - (dynamic); (B) animals nos. 3, 14, 15, 18, 20, 21 e 22 (static) 2 19 23 (B) Estáticos (B) Statics 3 14 15 18 20 21 22 (A) Dinâmicos (A) Dynamics 1 4 5 6 (B) Estáticos (B) Statics 7 16 24 10 12 13 17
Fig. 6 – Aspecto radiográfico após oito semanas de evolução –
consolidados – (A) animais nos 1, 4, 5, 6, 7, 16 e 24 (dinâmicos), (B)
animais nos 10, 12, 13 e 17 (estáticos)
Fig. 6 – Radiographic aspect after eight weeks of evolution – healed
– (A) animals nos. 1, 4, 5, 6, 7, 16 and 24 (dynamic); (B) animals nos. 10, 12, 13 e 17 (static)
Gráfico 3 – Curvas força x deformação obtidas nos
ensaios mecânicos das peças com fixadores exter-nos dos tipos dinâmico e estático consolidadas
Graph 3 – Curve of force x deformation obtained
from mechanical assays of healed parts with dy-namic and static external fixators
Gráfico 4 – Curvas força x deformação das peças
não consolidadas com oito semanas de evolução dos grupos estático e dinâmico
Graph 4 – Curves of force x deformation from
non-healed samples at eight weeks of evolution from static and dynamic groups
Fonte (Source): LB-FMRP-USP
Fonte (Source): LB-FMRP-USP
Os pinos que apresentaram reabsorção óssea ao seu redor e durante a tração ma-nual após a retirada do fixador externo mostravam-se soltos e tiveram, portanto, perda da fixação (afrouxamento), foram anotados.
Fez-se a análise por número total de pi-nos (quatro por montagem), obtendo-se um total de 96 pinos; desses, 26 sofreram afrouxamento – 27% do total geral. Na divisão dos grupos, 17 entre 48 pinos do grupo dinâmico (35,4%) e nove entre 48 pinos do grupo estático (18,7%) sofreram afrouxamento. A diferença entre os gru-pos dinâmico e estático foi estatisticamente significante (p = 0,034).
Não houve correlação entre a consoli-dação e o afrouxamento dos pinos. Nos casos consolidados, 11 pinos apresentaram afrouxamento (25%) e nos não consolida-dos, 13 estavam frouxos (28,8%). A análi-se estatística obteve um valor não signifi-cante (p = 0,338) na comparação entre os grupos consolidados x não consolidados, quanto ao afrouxamento dos pinos.
DISCUSSÃO
Dentre os questionamentos sobre a con-solidação óssea, selecionou-se a influên-cia da aplicação de tensões axiais, pois há na filosofia atual do tratamento das fratu-ras uma preocupação com respeito às
con-dições biológicas da reparação óssea, mediante métodos me-nos invasivos e que mantenham as atividades funcionais, trans-ferindo ao osso as tensões axiais fisiológicas a que está sub-metido em condições normais de utilização(5,6).
Utilizou-se a dinamização axial desde o início por dois motivos; primeiro, para não se introduzir outra variável que não a própria dinamização, comparada com o modelo estáti-co de fixação externa e, segundo, por tratar-se de osteotomias transversas que são estáveis quanto ao encurtamento. Mode-los diferentes de osteotomias (oblíquas) foram descritos em trabalhos realizados em cães, demonstrando-se que podem alterar tanto o momento em que se deve iniciar a dinamização quanto o padrão de consolidação(7,8).
A utilização de fixadores externos no tratamento de fratu-ras expostas tem sua indicação bem estabelecida quando con-frontada com as outras opções (gesso, fixação interna) por tratar-se de método seguro, confiável e pouco invasivo, res-peitando a biologia óssea. Quando aplicado em sua monta-gem tipo uniplanar, unilateral (como a utilizada nesse experi-mento), permite amplo acesso às partes moles do membro em tratamento. Se se puder melhorar o índice de consolidação das fraturas tratadas por esse método, irão reduzir-se as com-plicações e aumentar a freqüência de indicações desse trata-mento pelos cirurgiões que dele se utilizarem, sem que haja necessidade de intervenções adicionais ou mudança do tipo de fixação(9).
O tipo de montagem utilizada (uniplanar, unilateral) cons-titui uma convergência na literatura mais atual por suas vanta-gens: é uma opção às montagens que utilizam fios transfixan-tes (bilaterais, uni ou biplanares e circulares), apresentando estabilidade semelhante quando comparadas entre si e um ín-dice de complicações (rigidez articular, infecção no trajeto dos fios) menor do que nos modelos transfixantes(10,11,12,13).
Procurou-se com esse aparelho de fácil aplicação realizar uma modificação que pudesse ser empregada desde as fases iniciais do tratamento da fratura e que interferisse favoravel-mente na sua consolidação.
Os resultados obtidos puderam comprovar o maior índice de consolidação nos grupos que tiveram aplicação do fixador externo do tipo dinâmico. Houve 70% de consolidação nos casos tratados com fixadores externos do tipo dinâmico e ape-nas 34% no grupo tratado com fixador externo do tipo estáti-co estáti-com oito semanas de evolução, apesar de essa diferença ser não significante estatisticamente (p = 0,0679).
O critério radiográfico para comparação entre as peças em que se aplicou o fixador externo dinâmico com o estático foi a presença da linha de radioluzência e as diferenças no
tama-Of those non-healed cases, 13 were loose (28.8%). Regard-ing pin loosenRegard-ing, statistical analysis showed non-significant value (p = 0.338) when comparing healed x non-healed groups.
DISCUSSION
Among doubts over bone healing, we chose the influence of axial tension application, for there is – in the current phi-losophy of fracture treatment – a concern with biological con-ditions of bone healing using less invasive methods, while preserving functional activities, and transferring to bone all physiological axial tensions to which under normal condi-tions of use it is submitted(5,6).
Axial dynamization was used from the beginning for two reasons; firstly, in order to avoid the introduction of a vari-able other than dynamization, as compared to the static mod-el of external fixation; and secondly, because transverse os-teotomies are stable regarding shortening. Different osteotomy models (oblique) were described in studies from dogs, dem-onstrating the possibility to change either the moment for dy-namization or the healing pattern(7,8).
The use of external fixators for the treatment of open frac-tures has well-established indications, when compared to the other options (plaster casting, internal fixation), as a safe, reliable, and low invasively method, which respects the bone biology. When applied in a uniplanar and a unilateral assem-bly (like that employed in this experiment), it yields wide ac-cess to the limb soft tissues in treatment. Whenever possible to improve healing rate from fractures treated by that method, complications could be reduced and frequency of indication for that treatment modality by the surgeons would increase, without the need of additional intervention or any changes in type of fixation(9).
The type of assembly used (uniplanar, unilateral) fulfills the convergence of the latest in literature for its advantages: it is another option for assemblies that employ transfixing wires (bilateral, uniplanar or biplanar, and circular), showing sim-ilar stability when compared, and lower rate of complica-tions (joint rigidity, wire tract infection) than from transfixing models(10,11,12,13).
With this easy to apply device, we sought to perform a mod-ification that could be applied from the initial phases of frac-ture treatment, and that could favorably interfere in fracfrac-ture healing.
The results obtained could evidence higher healing rate in groups that received the dynamic external fixator. Despite the
nho do calo formado além do alinhamento das corticais da tíbia. Através da observação visual desarmada o desapareci-mento da linha de osteotomia e a maior quantidade de calo ósseo formado foi mais freqüente nos casos de aplicação do fixador externo do tipo dinâmico.
Procurou-se correlacionar esse aspecto radiográfico com a resistência mecânica nos ensaios de torção dos consolidados, porém, a resistência à deformação foi semelhante nos conso-lidados dos grupos estático e dinâmico; portanto, a análise dos resultados radiográficos não foi suficiente para obtenção de parâmetros objetivos de comparação do estado da consoli-dação entre os grupos dinâmico e estático.
O mesmo ocorreu nos não consolidados, ou seja, não hou-ve correlação entre o calo radiográfico e a resistência no en-saio mecânico nos casos que não obtiveram consolidação; os não consolidados do grupo dinâmico tiveram resistência no ensaio mecânico semelhante estatisticamente à do grupo es-tático (p = 0,3919), após oito semanas de evolução.
Analisou-se como um dado acessório o número de pinos de Schanz que sofreram afrouxamento, que foi estatisticamente maior no grupo dinamizado (p < 0,05); porém, essa variável não apresentou relação com a consolidação, pois a compara-ção entre os casos consolidados com os não consolidados foi não significante (p > 0,05).
Em termos mais atuais, a fixação externa consegue conci-liar o melhor de dois princípios: redução cirúrgica com esta-bilização da fratura e respeito quase total à biologia local, exceto pela perfuração dos pinos na cortical, afastada do foco de fratura.
O emprego clínico do fixador desenvolvido para o presente trabalho dependerá de uma difusão dos conceitos aqui enun-ciados e de expectativas realistas em relação à consolidação, quando utilizado como único método de tratamento, pois fra-turas expostas com perda óssea ou grande desvitalização das extremidades ósseas certamente serão malsucedidas com esse ou outros métodos de fixação se aplicados isoladamente.
De acordo com esses conceitos, pretende-se, em continui-dade a essa pesquisa, avaliar a aplicação clínica do aparelho em situações normatizadas (tipo, local da fratura, aplicação de carga) e estabelecer em que condições o método terá seu melhor desempenho.
CONCLUSÕES
O uso do fixador externo desenvolvido a partir de um mo-delo comercial já existente para o presente estudo, com mon-tagem uniplanar, unilateral, dos tipos dinâmico e estático, leva
difference was not statistically significant (p = 0.0679), heal-ing was present in 70% of cases treated with dynamic exter-nal fixators at eight weeks of evolution, whereas only in 34% in group treated with static external fixators.
The radiographic criteria for the comparison between sam-ples that received dynamic external fixator and those that had static fixator was the presence of a radiolucent line, and the differences in callus size, formed beyond the alignment of tib-ial corticals, the disappearance of the osteotomy line, and the higher amount of bone callus formed and checked by unaided visual observation, which was more frequent in cases of dy-namic external fixator application.
We sought to correlate this radiographic aspect with me-chanical resistance in torsion assays of healed cases. Howev-er, the resistance to deformation was similar on healed cases both in static and dynamic groups, and so the analysis of ra-diographic results was not sufficient to produce objective pa-rameters of comparison from healing status between the dy-namic and static groups.
The same is applied to the non-healed cases, that is, there was no correlation between the radiographic callus and the resistance in mechanical assay of cases that achieved no heal-ing. Non-healed cases of the dynamic group had a statistical-ly similar (p = 0.3919) resistance in the mechanical assay to that from the group static, after eight weeks of evolution.
The number of Schanz pins that loosened corresponded to an accessory data, which was analyzed and showed to be sta-tistically significant (p < 0.05) in the dynamized group. How-ever, this variable presented no relation with healing, as the comparison between healed and non-healed cases was not significant (p > 0.05).
In current terms, external fixation can make the better of two principles: surgical reduction with fracture stabilization, and nearly full respect to local biology, except by cortical pin drilling, albeit away from the fracture site.
The clinical use from the fixator developed for the present work will depend on spreading of the concepts here devel-oped, and on the realistic expectations regarding the bone healing when used as the only method of treatment, as open fractures with bone loss or large bone end devitalization would certainly be unsuccessful with that or any other fixation method if applied in isolation.
According to those concepts, we intend, upon following the research, to further evaluate the clinical application of the device in controlled situations (such as fracture type and site, application of load), and to determine when would the meth-od have its best performance.
à consolidação da maioria das osteotomias na tíbia de carnei-ros, após oito semanas de evolução (52%).
O índice de consolidação obtido foi superior nas monta-gens do tipo dinâmico (70%) quando comparado com o do grupo estático (34%), embora não significante estatisticamente (p = 0,0679).
O índice de afrouxamento dos pinos de Schanz foi maior no grupo dinâmico (35,4%), com diferença estatisticamente significante, quando comparado com o do grupo estático (18,7%).
CONCLUSIONS
For this present study, the use of an external fixator devel-oped from an existing marketed model having uniplanar and unilateral assembly, with both static and dynamic types, leads to healing of most osteotomies from tibiae of sheep after eight weeks of evolution (52%).
The obtained healing rate was higher in dynamic assem-blies (70%), when compared to the static group (34%), al-though not statistically significant (p = 0.0679).
The loosening rate of the Schanz pins was higher in the dynamic group (35.4%), with a statistically significant differ-ence when compared to the static group (18.7%).
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