MARCELO ITALO RISSO NETO
AVALIAÇÃO DO EFEITO DO CAMPO ELETROMAGNÉTICO PULSADO NA CONSOLIDAÇÃO DAS ARTRODESES POSTEROLATERAIS DA COLUNA
LOMBOSSACRA. ESTUDO PROSPECTIVO, DUPLO-CEGO E RANDOMIZADO
EVALUATION OF THE EFFECT OF PULSED ELECTROMAGNETIC FIELD IN THE CONSOLIDATION OF POSTEROLATERAL FUSION ON
LUMBOSACRAL SPINE. A PROSPECTIVE, DOUBLE-BLIND AND RANDOMIZED STUDY
CAMPINAS 2016
MARCELO ITALO RISSO NETO
AVALIAÇÃO DO EFEITO DO CAMPO ELETROMAGNÉTICO PULSADO NA CONSOLIDAÇÃO DAS ARTRODESES POSTEROLATERAIS DA COLUNA
LOMBOSSACRA. ESTUDO PROSPECTIVO, DUPLO-CEGO E RANDOMIZADO
EVALUATION OF THE EFFECT OF PULSED ELECTROMAGNETIC FIELD IN THE CONSOLIDATION OF POSTEROLATERAL FUSION ON
LUMBOSACRAL SPINE. A PROSPECTIVE, DOUBLE-BLIND AND RANDOMIZED STUDY
Tese apresentada à Faculdade de Ciências Médicas da
Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Doutor em Ciências
Thesis presented to the Faculty of Medical Sciences of the State University of Campinas as part of the requirements to obtain the PhD grade in Science
ORIENTADOR: PROF. DR. JOÃO BATISTA DE MIRANDA
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA PELO ALUNO MARCELO ITALO RISSO NETO, E ORIENTADO PELO
PROF. DR. JOÃO BATISTA DE MIRANDA.
CAMPINAS 2016
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Faculdade de Ciências Médicas Ana Paula de Morais e Oliveira - CRB 8/8985
Risso Neto, Marcelo Italo,
R497a RisAvaliação do efeito do campo eletromagnético pulsado na consolidação das artrodeses posterolaterais da coluna lombossacra. Estudo prospectivo, duplo-cego e randomizado / Marcelo Italo Risso Neto. – Campinas, SP : [s.n.], 2017.
RisOrientador: João Batista de Miranda.
RisTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas.
Ris1. Ensaios clínicos controlados aleatórios como assunto. 2. Fusão vertebral. 3. Coluna vertebral. 4. Campos eletromagnéticos. 5. Artrodese. I. Miranda, João Batista de,1949-. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Ciências Médicas. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Evaluation of the effect of pulsed electromagnetic field in the consolidation of posterolateral fusion on lumbosacral spine. A prospective, double-blind and randomized study
Palavras-chave em inglês:
Randomized controlled trials as topic Spinal fusion
Spine
Electromagnetic fields Arthrodesis
Área de concentração: Fisiopatologia Cirúrgica Titulação: Doutor em Ciências
Banca examinadora:
João Batista de Miranda [Orientador] Maurício Etchebehere
Rodrigo Gonçalves Pagnano Eduardo Barros Puertas Helton Luiz Aparecido Defino Data de defesa: 13-02-2017
Programa de Pós-Graduação: Ciências da Cirurgia
BANCA EXAMINADORA DA DEFESA DE DOUTORADO
MARCELO ITALO RISSO NETO ORIENTADOR: Prof. Dr. João Batista de Miranda MEMBROS: 1. PROF. DR. JOÃO BATISTA DE MIRANDA (UNICAMP) 2. PROF. DR. MAURÍCIO ETCHEBEHERE (UNICAMP) 3. PROF. DR. RODRIGO GONÇALVES PAGNANO (UNICAMP) 4. PROF. DR. EDUARDO BARROS PUERTAS (UNIFESP) 5. PROF. DR. HELTON LUIZ APARECIDO DEFINO (USP) Programa de Pós-Graduação em Ciências da Cirurgia da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Estadual de Campinas.
A ata de defesa com as respectivas assinaturas dos membros da banca examinadora encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.
Às minhas filhas, Ana Giulia e Isabella Maria, por serem o meu
estímulo, minha recompensa e o sentido da minha vida.
À minha esposa, Ana Carla, por seu amor, sua compreensão e
dedicação a mim e à nossa família. Este sonho foi possível de se concretizar
pelo seu esforço.
Aos meus pais, Roberto Tadeu e Maria Cecília, pelos ensinamentos,
Ao Prof. Dr. Elcio Landim, exemplo de sabedoria e caráter, pelos constantes ensinamentos, pela amizade e principalmente pela confiança depositada em mim nos nossos 20 anos de convívio.
Ao Prof. Dr. João Batista de Miranda, pela dedicação, atenção e pela confiança. Especialmente agradeço por aceitar a orientação desta tese.
Ao Prof. Dr. Paulo Tadeu Maia Cavali, pela amizade, pelas oportunidades, pelo companheirismo e pela dedicação constante e irrestrita ao meu aprimoramento pessoal e profissional.
Ao Dr. Ivan Guidolin Veiga, amigo e parceiro de sempre, pelos ensinamentos fundamentais à minha formação como cirurgião de coluna e pelo apoio incondicional em toda minha vida acadêmica e pessoal.
Ao Prof. Dr. Wagner Pasqualini, pela amizade e pelo acolhimento pioneiro que me mostrou os caminhos da cirurgia de coluna desde a graduação.
Ao Prof. Dr. Marcos Antônio Tebet, pela amizade e por colaborar incansavelmente para meu desenvolvimento científico e profissional.
Ao Dr. Guilherme Zuiani, amigo de todas as horas, pela compreensão de minhas ausências durante a realização deste trabalho e pela fundamental participação na execução do mesmo.
À Profa. Dra. Ilka de Fátima Santana Ferreira Boin, pela dedicação em me ensinar a percorrer os caminhos da pesquisa científica.
Ao Prof. Dr. Alberto Cliquet Jr., pela colaboração no conceito e desenvolvimento do projeto desta tese.
crucial para a realização deste trabalho.
Aos colegas Dr. Sylvio Mistro Neto e Dr. Roberto Rossanez, que colaboraram fundamentalmente na coleta de dados e pesquisa bibliográfica deste estudo.
Ao Sr. Michel Davitt, pelo apoio na execução não somente deste trabalho, mas de toda nossa atividade acadêmica e assistencial no Hospital das Clínicas da Universidade Estadual de Campinas (HC-UNICAMP).
À Sra. Eliana Sena Giampauli, secretária do Departamento de Ortopedia e Traumatologia, pela constante colaboração e auxílio na conclusão deste trabalho.
Aos médicos residentes em Ortopedia e Traumatologia e aos estagiários em Cirurgia de Coluna do Departamento de Ortopedia e Traumatologia da UNICAMP, pela colaboração e dedicação no desenvolvimento clínico deste estudo.
À UNICAMP, meu segundo lar há 21 anos, por me acolher e sempre abrir novas portas.
local da fusão, e sua preparação, o tipo quantidade de enxerto utilizado, fatores locais e fatores sistêmicos. A literatura é escassa sobre o efeito do campo eletromagnético pulsado em artrodeses póstero-laterais lombares: os poucos estudos publicados não foram controlados nem tiveram metodologia reprodutível. Objetivos: Avaliar a influência do campo eletromagnético pulsado (CEMP) na consolidação das artrodeses lombares posterolaterais instrumentadas em pacientes operados por doença degenerativa da coluna.
Métodos: Estudo prospectivo randomizado e duplo cego, que recrutou 40 pacientes entre 163 pacientes consecutivos submetidos a artrodese lombar num mesmo serviço. Pacientes foram randomizados em 2 grupos de 20 pacientes: Grupo Ativo, com pacientes expostos ao CEMP durante 4 horas por dia por 90 dias após procedimento cirúrgico; Grupo Inativo, em que os pacientes utilizaram dispositivo idêntico, com a mesma orientação, porém sem capacidade de gerar CEMP. Os pacientes realizaram tomografia computadorizada aos 45, 90, 180 e 360 dias após a cirurgia a fim de se constatar a ocorrência ou não de artrodese em cada nível vertebral operado.
Resultados: No curso do estudo, 2 pacientes foram excluídos de cada grupo, e foram considerados para análise 36 pacientes. Não houve diferença estatística quanto a idade, sexo, prática do tabagismo e número de níveis vertebrais incluídos na artrodese entre os grupos. O percentual de consolidação dos níveis vertebrais avaliados aumentou comparando os momentos 90, 180 e 360 (p < 0,001) com o momento 45 dias em ambos os grupos. O Grupo Ativo apresentou 276% maior chance de consolidação nos níveis vertebrais (OR = 3,76; IC95%: 1,39 - 10,20), independentemente do momento de avaliação. Pacientes do Grupo Ativo apresentaram 16% mais consolidação que pacientes do grupo inativo (p = 0,018). Conclusões: A exposição ao CEMP no pós-operatório das artrodeses instrumentadas da coluna lombossacra, em pacientes operados por doença degenerativa da coluna, aumentou os índices de consolidação no primeiro ano de pós-operatório.
Palavras chave: ensaios clínicos controlados aleatórios; fusão vertebral; coluna vertebral; campos eletromagnéticos; artrodese.
on the location of the fusion and its preparation, the type of graft used, and on local and systemic factors. The literature is sparse on the effect of the pulsed electromagnetic field on lumbar posterolateral arthrodeses, and the few published studies were neither controlled nor reproducible.
Objectives: To assess the effect of pulsed electromagnetic field (PEMF) on the consolidation of instrumented lumbar posterolateral arthrodeses in patients who were surgically treated for degenerative spine disease.
Methods: Forty cases were recruited from 163 consecutive patients undergoing lumbar arthrodesis at the same center, in this prospective, randomized, controlled trial. The patients were randomized into 2 groups of 20 patients: the Active Group, in which patients were exposed to PEMF for 4 hours a day for 90 days after surgery; and the Inactive Group, in which patients received an identical device, with the same instructions for use but without the ability to generate PEMF. The patients underwent computed tomography scans at 45, 90, 180 and 360 days after surgery to check for the occurrence of arthrodesis at each spinal level that was operated upon.
Results: In the course of the study, 2 patients were excluded from each group; thus 36 patients were considered for the analysis. There were no significant differences between the groups with respect to age, gender, smoking habit, or the number of vertebral levels included in the arthrodesis. The percent consolidation of the vertebral levels increased at 90, 180 and 360 days compared to 45 days (p < 0.001) in both groups. The Active Group had a 276% greater chance of consolidation in the vertebral levels (OR = 3.76; 95% CI: 1.39-10.20), regardless of the time of evaluation. Patients in the Active Group presented 16% more consolidation than patients in the inactive group (p = 0.018).
Conclusions: Post-operative exposure to PEMF following instrumented arthrodesis of the lumbar spine for degenerative spine disease increased consolidation in the first year after surgery.
Keywords: randomized controlled trials; spinal fusion; spine; electromagnetic fields; arthrodesis.
Figuras da Tese
Figura 1. Modelo físico de corrente elétrica induzida por campo
eletromagnético ... 26 Figura 2. Representação do dispositivo gerador de campo eletromagnético
pulsado (CEMP) ... 31 Figura 3. Imagem tomográfica demonstrando a reconstrução do plano
coronal corrigido para avaliar artrodese do nível L4-L5 ... 65 Figura 4. Imagem tomográfica reconstruída no plano parassagital a fim de
investigar a artrodese no nível L5-S1 ... 66 Figura 5. Sequência de imagens tomográficas reconstruídas no plano
coronal corrigido para o nível L3-L4 obtidas nos tempos 45, 90 e 360 dias de paciente do Grupo Inativo ... 67 Figura 6. Sequência de imagens tomográficas, reconstruídas no plano
coronal corrigido para o nível L4-L5 e parassagital, obtidas nos tempos 45, 90 e 180 dias de paciente do Grupo Ativo ... 68 Figura 7. Representação gráfica dos resultados ... 89 Figura 8. Dispositivo emissor do campo eletromagnético pulsado do modelo
utilizado no estudo (Spinal Stim, Orthofix Inc., McKinney, Texas,
Estados Unidos) ... 90 Figura 9. Kit entregue aos pacientes contendo dispositivo emissor do CEMP,
cabos, carregador da bateria e manual de instruções ... 90 Figura 10. Figura representativa do painel de comando com botão liga/desliga,
painel exibindo o tempo remanescente de uso diário e botão de luz do painel ... 91 Figura 11. Esquema representativo de instrução de carregamento da bateria
Figure 1. Tomographic image confirming L4-L5 solid unilateral arthrodesis ... 48 Figure 2. Tomographic image confirming L4-L5 solid bilateral arthrodesis ... 49 Figure 3. Tomographic image confirming absence of L4L5 consolidation 49 Figure 4. Percent consolidation of vertebral levels according to group and
Quadros da Tese
Quadro 1. Estágios da consolidação da artrodese da coluna ... 20 Quadro 2. Fatores que influenciam a consolidação óssea ... 22 Tabelas da Tese
Tabela 1. Estudos sobre o efeito do campo magnético sobre fatores de
crescimento in vitro e in vivo ... 28 Tabela 2. Estudos prospectivos controlados sobre o efeito da estimulação
elétrica na consolidação óssea ... 33
Tabelas do Artigo
Table 1. Description of patient characteristics according to group ... 51 Table 2. Consolidation of vertebral levels according to group and
assessment time ... 52 Table 3. Result of multiple comparisons between assessment times for the
AC acoplamento capacitivo
ALIF anterior lumbar interbody fusion
APL artrodese posterolateral
BMP bone morphogenetic protein
Ca2+ íon cálcio
CEMP campo eletromagnético pulsado
CMC campos magnéticos combinados
CT computed tomography
DNA deoxyribonucleic acid EGF epidermal growth factor FGF fibroblast growth factor
GEE generalized estimation equations IGF insulin-like growth factor
LLIF lateral lumbar interbody fusion
mRNA messenger ribonucleic acid
PDGF platelet-derived growing factor
PEMF pulsed electromagnetic field
PLIF posterior lumbar interbody fusion
rBMP recombinant human bone morphogenetic protein
rhBMP recombinant human bone morphogenetic protein
TC tomografia computadorizada
TGF-ß transforming growth factor beta
TLIF transforaminal lumbar interbody fusion
L1 primeira vértebra lombar
L2 segunda vértebra lombar
L3 terceira vértebra lombar
L4 quarta vértebra lombar
L5 quinta vértebra lombar
1. INTRODUÇÃO GERAL ... 15
1.1. Artrodese da coluna ... 15
1.1.1. Revisão histórica da literatura ... 15
1.2. Biologia da consolidação das artrodeses da coluna ... 18
1.2.1. Eventos biológicos ... 18
1.2.2. Localização e preparo da artrodese ... 20
1.2.3. Fatores locais e sistêmicos que afetam a artrodese ... 21
1.2.4. Enxerto ósseo e substitutos ósseos ... 23
1.2.5. Fatores osteoindutores ... 25
1.3. O efeito da eletricidade na consolidação óssea ... 25
1.4. Avaliação da consolidação das artrodeses ... 33
2. OBJETIVO ... 39
3. ARTIGO ... 40
4. DISCUSSÃO GERAL ... 63
4.1. Aferição da consolidação ... 64
4.2. Técnicas de artrodese ... 69
4.3. Exposição ao campo eletromagnético ... 71
4.4. Considerações finais ... 75
5. CONCLUSÃO GERAL ... 76
6. REFERÊNCIAS ... 77
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1. Artrodese da coluna
1.1.1. Revisão histórica da literatura
Os primeiros relatos de artrodese da coluna datam de 1911 e foram feitos por Fred Albee1 (1876-1945) e Russel Hibbs2 (1869-1932).1,2 Ambas publicações ocorreram em Nova Iorque, com um pequeno intervalo entre si, sendo considerada pioneira a experiência de Albee. Coincidente também é o fato de que as experiências desses reconhecidos cirurgiões foram no tratamento de deformidades vertebrais secundárias à tuberculose.3
Albee propusera uma técnica que utilizava enxerto ósseo da tíbia, retirado com serra específica em finas fatias e posicionado em um espaço criado pela divisão dos processos espinhosos na linha sagital. O enxerto era então fixado com sutura de tecidos moles.1,3
A cirurgia proposta por Hibbs era também baseada na fusão pelo processo espinhoso, porém inicialmente sem a utilização de enxerto. Ele realizava uma osteotomia na união entre o processo espinhoso e as lâminas, provocando uma fratura incompleta que mobilizava o processo espinhoso caudalmente preenchendo o espaço intervertebral. Notou-se, àquele tempo, que a evolução da consolidação das artrodeses pelo método de Hibbs em crianças era favorável, enquanto em adultos, havia uma elevada taxa de pseudoartrose. Desta forma, nos anos que se sucederam, muitos cirurgiões passaram a incluir o enxerto ósseo autólogo retirado de ilíaco à cirurgia de Hibbs a fim de melhorar as taxas de consolidação.3
Willis Campbell4 descreveu, pela primeira vez na década de 1920, a artrodese intertransversa, utilizando tiras de osso retiradas do ilíaco como enxerto. Também baseado na enxertia autóloga de ilíaco, Ghormley,5 em 1933, mostrou em sua experiência um acréscimo de 20% nas taxas de fusão quando comparada com as técnicas sem enxerto de ilíaco.
Essa técnica foi se aprimorando gradativamente, especialmente no tratamento das pseudoartroses após fusões vertebrais, como descrito em 1948
por Cleveland et al.6 Inicialmente, os autores propunham somente a exposição unilateral dos processos transversos a partir da linha média, com a enxertia autóloga de ilíaco.6 Naturalmente esta técnica progrediu para enxertia
intertransversa bilateral.3
Melvin Watkins7, em 1953, publicou um artigo recomendando o
acesso lateral aos músculos sacroespinhais. Segundo o autor, esse acesso seria desde 1936 recomendado pelos franceses Mathieu e Dermileau. O passar do tempo trouxe evolução para a enxertia lateral não somente intertransversa mas também entre lâminas e facetas, o que se refinou com John Moe, um dos principais responsáveis pela popularização da artrodese lombar.3
Em 1933, Burns8 realizou a primeira artrodese anterior interssomática para tratamento de espondilolistese, utilizando enxerto de tíbia. Mais tarde, na década de 1950, Hodgson e Stock9,10 descreveram a artrodese interssomática pelo acesso anterior para o tratamento da tuberculose. Após a experiência com o tratamento da tuberculose, evoluiu-se para o tratamento das doenças discais.3
A evolução nas artrodeses da coluna se deu inicialmente acrescentando a enxertia óssea no leito de fusão, o que parecia melhorar as taxas de sucesso, seguindo o pioneiro preceito de Albee. Diversos cirurgiões acrescentaram o enxerto autólogo obtido do ilíaco à técnica de Hibbs, a fim de aumentar as taxas de fusão3 Seguiu-se com o uso de aloenxertos e xenoenxertos, rapidamente abandonados pelas altas taxas de infecção e baixas taxas de consolidação.3
Outra intervenção que colaborou bastante com o sucesso das taxas de fusão nas artrodeses da coluna foi o desenvolvimento da fixação interna. Inicialmente um fator limitante era a ausência de ligas metálicas resistentes, biocompatíveis e com preços acessíveis.3
Venable e Stuck apresentaram, em 1938, o resultado do uso do Vitallium, uma liga de cromo, cobalto e molibidênio para fixação interna em ortopedia,11 que se mostrou biologicamente compatível e resistente a corrosão. A evolução seguiu-se com o desenvolvimento do aço inoxidável, ligas de titânio e tântalo, todas em uso e constante desenvolvimento nos dias de hoje.3
Desde a década de 1930, diversos métodos foram testados e propostos para fixação interna da coluna. A principal motivação para o desenvolvimento desses sistemas era evitar imobilização com órteses e a permanência prolongada no leito durante o pós-operatório.12 Inicialmente, a
fixação interespinhosa foi proposta por Wilson e Straub,13 seguida da fixação
transfacetária de King14 e Boucher.15 Entretanto, o maior avanço na fixação interna da coluna foi o lançamento das hastes de fixação, por Harrington e Dickson,16 aplicadas no tratamento da escoliose.
Avanços na técnica de fixação se seguiram com desenvolvimento de amarrias sublaminares de Luque17 e posteriormente com Judet18 e Roy-Camile et al.,19 que elaboraram e difundiram a fixação da coluna através de parafusos pediculares. A evolução da fixação transpedicular com parafusos se deu com sistemas mais versáteis e robustos, aplicáveis no tratamento de deformidades, traumas e afecções degenerativas, com destaque histórico do sistema de fixação interna de Margerl20 e o sistema de deformidade de Cotrel et al.21
Os primeiros relatos de estudos relacionados a artrodese com instrumentação pedicular mostraram taxas de sucesso muito elevadas, chegando a quase 100%. Entretanto, estudos posteriores, melhor controlados e com maior tempo de seguimento, descreveram de forma mais clara a avaliação da satisfação do paciente, os critérios clínicos e parâmetros radiológicos.22
Verificamos na literatura que, desde o início das artrodeses posterolaterais instrumentadas, existia uma histórica divergência no que se refere às taxas de sucesso, de complicações relacionadas à instrumentação e consolidação da artrodese. Os primeiros estudos mostravam taxas de consolidação e recuperação funcional superior a 90%.22 Entretanto, a crítica a esses estudos estava nos métodos pouco reprodutíveis e não padronizados para avaliação dos resultados. A dificuldade em aferir os resultados funcionais e radiológicos levou a divergências históricas na literatura, de modo que estudos posteriores questionaram a utilidade da instrumentação posterolateral nas artrodeses lombossacras.23,24
Esse questionamento sobre a eficácia e a utilidade das artrodeses posterolaterais instrumentadas impulsionou entusiastas da artrodese interssomática lombar, que se suportava por ser mecânica e biologicamente mais favorável à consolidação que a artrodese posterolateral isolada. A artrodese interssomática pela via posterior se iniciou em 1940 com Cloward.25
Foi chamada de PLIF (posterior lumbar interbody fusion) por Irwin Jaslow, que, em 1946, publicou a primeira série de pacientes operados pela técnica.26 Inicialmente, somente fragmentos de osso eram colocados no espaço intervertebral na região de onde a hérnia de disco era removida. A experiência inicial não comprovou a existência de consolidação interssomática, e apresentava risco de migração de fragmentos ósseos para o canal vertebral. Ao longo dos anos as evoluções que levaram gradativamente ao maior sucesso das artrodeses envolveram melhor estabilização interna, melhor qualidade de enxertia e maior superfície de enxertia.
1.2. Biologia da consolidação das artrodeses da coluna
A consolidação das artrodeses da coluna depende de uma série de fatores, dentre os quais destacamos: o local da fusão e sua preparação, o tipo quantidade de enxerto utilizado, fatores locais e fatores sistêmicos.27
1.2.1. Eventos biológicos
A consolidação óssea sofre efeitos de eventos biológicos que são definidos como osteoindução, osteocondução e osteogênese.28 Osteoindução é definida como a habilidade de diferenciação de uma célula pluripotente em uma célula da linhagem osteogênica. Osteocondução é a capacidade de oferecer estrutura física de um arcabouço para orientar o crescimento ósseo. Osteogênese é a habilidade de acelerar ou melhorar a consolidação óssea atuando no estímulo às células que já estão diferenciadas para formar osso. O enxerto ósseo autólogo, considerado ideal28, tem a característica de agregar
essas três propriedades, além de não provocar respostas imunológicas no hospedeiro e não transmitir doenças infecciosas.27,28
As propriedades osteogênicas do enxerto relacionam-se com a quantidade e qualidade celular presentes. As células devem ser viáveis e preservar sua capacidade de formar osso, especialmente nas fases iniciais do processo de reparação. O enxerto autólogo e o aspirado de medula óssea são exemplos de tecidos com essas características.28 Também se encontra
propriedade osteogênica no hormônio da paratireoide29, estatinas,30 fatores de crescimento vasculares e fibroblásticos entre outros.27
Osteoindução é o processo em que fatores celulares ou substâncias estimulam as células indiferenciadas a se diferenciarem na linhagem osteogênica. Certas proteínas morfogenéticas e substâncias celulares, como BMP (bone morphogenetic protein), fator de crescimento transformador beta (TGF-ß), fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF), fator de crescimento epidérmico (EGF), entre outros, têm o potencial osteoindutor.27
Osteocondutividade é uma característica morfológica do enxerto, sendo um arcabouço que permite adequado crescimento vascular e infiltração das células percursoras. A osteocondução é afetada pela porosidade do enxerto que idealmente deve ser de 100 µm ou superior, e pela estabilidade do sistema, pois movimentos impedem a progressão da formação óssea na estrutura do arcabouço. Há diferentes substitutos ósseos artificiais que têm esta propriedade. Autoenxerto, aloenxerto, xenoenxerto e matriz óssea desmineralizada também têm esta propriedade.27,28
Os eventos que se sucedem no processo de consolidação da artrodese estão listados no Quadro 1.
Quadro 1. Estágios da consolidação da artrodese da coluna29 Estágio 1 - inflamatório (duração de uma a três semanas)
• Hematoma e influxo de células inflamatórias, ausência de fusão sólida • Neovascularização e formação de estroma fibrovascular. Recrutamento de células pluripotentes
• Ossificação membranosa primária
• Mínima ossificação endocondral entre os fragmentos
Estágio 2 - reparativo (duração de quatro a cinco semanas) • Solidificação da fusão
• Aumento da vascularização reabsorção do tecido necrótico e diferenciação do tecido osteoblástico e condroblástico
• Osso membranoso se estende através da zona central da massa de fusão
• Ossificação endocondral une duas massas de fusão
Estágio 3 - tardio (duração de 6 a 10 semanas) • Fusão sólida sem cartilagem presente
• Aumento da parte esponjosa e da medula óssea
• Reabsorção progressiva da massa da artrodese no centro da massa de fusão
1.2.2. Localização e preparo da artrodese
O crescimento ósseo entre duas vértebras para a consolidação de uma artrodese é um processo celular. O ambiente biológico da fusão necessita de uma oferta de células viáveis como premissa para o sucesso. A enxertia autóloga, especialmente de osso esponjoso, é uma fonte de células viáveis e este é um dos fatores que favorecem o sucesso da artrodese com esse tipo de enxerto. Entretanto, a maior fonte celular para a osteogênese são os próprios tecidos do paciente, em especial o osso, mas também músculos e tecido adiposo, que contêm células osteoprogenitoras.27 A oferta dessas células
depende fundamentalmente do adequado preparo do leito de artrodese, com a decorticação de superfícies ósseas, expondo o osso esponjoso, e da minimização de dano tecidual adjacente ao leito, especialmente a necrose provocada por eletrocauterização.26
A boa vascularização do leito de artrodese tem importância por suprir as células osteoprogenitoras de oxigênio e nutrientes, como veículo de estímulos endócrinos e como veículo de células inflamatórias e endoteliais que liberam fatores parácrinos atuantes sobre a osteogênese. O processo inflamatório representa um evento fundamental no processo de consolidação das artrodeses, tal qual ocorre nas fraturas.27,30
A superfície exposta de osso trabecular no sítio de artrodese é um importante fator que interfere no sucesso da artrodese. Quanto maior a área exposta, maior será o número de células osteogênicas, o que potencializa a formação óssea e a integração do enxerto. Esta parece ser uma das razões teóricas que favorecem a consolidação das artrodeses interssomática em detrimento às posteriores e posterolaterais.31
1.2.3 Fatores locais e sistêmicos que afetam a artrodese
Diversos fatores sistêmicos e particularidades locais influenciam no sucesso da artrodese (Quadro 2). Destaca-se a condição nutricional do paciente, que afeta o prognóstico cirúrgico em geral e que também tem importante impacto na consolidação óssea. A avaliação laboratorial da condição nutricional pode alertar para situações passíveis de correção pré-operatórias com influência no prognóstico.27
Quadro 2. Fatores que influenciam a consolidação óssea29 Fatores biológicos:
• Preparo do local da fusão
• Suprimento vascular dos tecidos • Enxerto ósseo (tipo e quantidade)
• Doença óssea local (tumor ou infiltração medular) Fatores mecânicos: • Estabilidade biomecânica • Cargas biomecânicas Fatores sistêmicos: • Nutrição • Hormônios • Fatores de crescimento • Drogas • Osteoporose • Infecções • Fumo
A idade do paciente é também um fator determinante na consolidação óssea. A mais provável causa de pseudoartrose é a diminuição de células mesenquimais no tecido ósseo natural do processo de envelhecimento. É questionado se a osteoporose pode também desempenhar um efeito negativo à consolidação, embora existam resultados controversos nos estudos.31
O fumo é um fator externo que tem efeito negativo comprovado experimentalmente e clinicamente na consolidação de fraturas e artrodeses de coluna. A nicotina inibe a formação do calo e a remodelação cortical.29 Diversos estudos colocam o tabagismo como fator de risco para desenvolvimento de pseudoartrose nas artrodeses da coluna. Corticosteroides e anti-inflamatórios não hormonais também parecem ter efeito negativo no processo de consolidação das artrodeses.31
A estabilidade mecânica local e consequentemente a qualidade e robustez da fixação são fatores que influenciam o sucesso das artrodeses. A estabilidade permite melhor aporte vascular e favorece o ambiente para a osteocondução.31
A artrodese interssomática promove um melhor ambiente para a consolidação da artrodese, pois, além de ter uma grande área para decorticação entre os corpos vertebrais, sofre ação de cargas compressivas favoráveis à consolidação.27,31
1.2.4. Enxerto ósseo e substitutos ósseos
Os enxertos ósseos são materiais que, implantados isoladamente ou de forma combinada, promovem uma resposta de cicatrização óssea, oferecendo respostas osteogênica, osteoindutiva e/ou osteocondutiva. Originalmente, a enxertia óssea era obtida somente de fragmentos ósseos retirados do próprio paciente e enxertados na área onde se desejava obter a consolidação óssea.29 O osso autólogo é considerado o “padrão ouro” para enxertia das artrodeses da coluna, por agregar propriedades osteogênicas, osteoindutivas e osteocondutivas. Não promove resposta imune e não tem risco de transmissão de doenças.28,29
Substitutos do osso autólogo foram desenvolvidos e são constantemente aprimorados com as seguintes finalidades:
• Servir como extensor do enxerto ósseo autólogo, permitindo o uso de menor quantidade de enxerto do paciente, preservando o mesmo resultado de consolidação;
• Atuar como potencializador do enxerto ósseo, quando se agrega alguma substância que melhora o sucesso da consolidação; • Substituir o enxerto, quando se utiliza uma substância no local do
enxerto autólogo que traz resultado igual ou melhor no processo de consolidação.29
As áreas doadoras de enxerto ósseo autólogo são geralmente as cristas ilíacas posterior e anterior, a fíbula e, raramente, a tíbia proximal. Em
artrodeses da coluna, há ainda a possibilidade de retirada de enxerto dos processos espinhosos, articulações zigoapofisárias e lâminas quando se realiza descompressão.29
Quanto à estrutura dos enxertos, o enxerto ósseo pode ser esponjoso, cortical ou córtico-esponjoso. O osso esponjoso tem melhores propriedades osteoindutivas, osteocondutivas e osteogênicas, permitindo crescimento precoce de vasos em seu interior. O osso cortical tem melhores propriedades mecânicas e fornece resistência a penetração vascular.31
O aspirado de medula óssea é considerado um autoenxerto. Apresenta células progenitoras e pode ser utilizada combinada com aloenxerto ou substitutos ósseos. A capacidade osteogênica da medula óssea é proporcional ao número de células-tronco, que diminui gradativamente com o envelhecimento. No jovem, esta proporção é de 1:50.000 e, no idoso, chega a 1:2.000.000.29
O aloenxerto é o substituto ósseo mais utilizado, embora no Brasil, por questões regulatórias, seja pouco acessível. Tem boas propriedades osteocondutivas, pouca atividade osteoindutiva e nenhuma atividade osteogênica.27-29
Existem diferentes preparações de materiais artificiais e apresentações que visam diminuir a imunogenicidade e a possibilidade de transmissão de doenças infecciosas. As cerâmicas são compostos moldados que mimetizam a porção mineral da matriz óssea e têm propriedade osteocondutora. Têm como vantagem evitar complicações de área doadora de autoenxerto e evitar riscos de reações imunes e infecções do aloenxerto. As cerâmicas mais utilizadas são fosfatos de cálcio como a hidroxapatita e tricálcio-fosfato.31
1.2.5. Fatores osteoindutores
Em 1965, Urist32 descobriu um agente osteoindutivo, a proteína
morfogenética óssea (BMP, bone morphogentic protein). As BMPs são um grupo de proteínas capazes de agir sobre as células osteoprogenitoras na linhagem osteoblástica. Não são fatores mitogênicos, somente de diferenciação e, portanto, não são considerados fatores de crescimento. Existem fatores de crescimento envolvidos na formação óssea, como o transformador de crescimento-beta (TGF-ß), o de crescimento de fibroblastos (FGF), o de crescimento insulina-like (IGF) e o de crescimento derivado de plaquetas (PDGF). Porém somente as BMPs são capazes, isoladamente, de iniciar o processo de formação óssea. Atualmente, as BMPs são sintetizadas a partir de DNA humano recombinante. Foram identificados 15 tipos de BMP, porém somente os subtipos 2 e 7 têm comprovados efeitos osteoindutores em humanos.28,31
1.3. O efeito da eletricidade na consolidação óssea
A descoberta das propriedades piezoelétricas do osso, publicada por Fukada e Yassuda, em 1957, foi o marco inicial para experimentos visando investigar o efeito da eletricidade sobre o osso, especialmente em sua fisiologia de reparo.33 A hipótese formulada foi de que as propriedades eletromecânicas do osso, geradas durante a carga, liberariam sinalizadores teciduais que intensificariam o reparo ósseo. De acordo com os experimentos, cargas eletronegativas são geradas em áreas de compressão e favorecem a formação óssea, e cargas eletropositivas ocorrem em áreas de tração, onde não há estímulo à formação óssea. Essas evidências se relacionam com a teoria de remodelação óssea por estímulos mecânicos anteriormente proposta por Julius Wolff no século XIX.34
Os primeiros dispositivos terapêuticos baseados na propriedade da resposta tecidual óssea a estímulos elétricos foram lançados na década de 1960, inicialmente baseados em corrente elétrica direta, que agia sobre o osso a partir de eletrodos implantados. Na sequência, tecnologias não invasivas, em
especial o uso do campo eletromagnético pulsado (CEMP) como gerador de corrente elétrica, foram desenvolvidas e aprimoradas.35
Os mecanismos físicos de ação da eletricidade e do campo eletromagnético no tecido e o mecanismo de sinalização biológica permanecem não esclarecidos, embora vários estudos tenham sido realizados desde a década de 1970. Três diferentes possibilidades de aplicar a corrente elétrica no tecido ósseo são descritas: acoplamento capacitivo, corrente direta e estimulação eletromagnética. O acoplamento capacitivo usa campos sinusoidais de 60 kHz que são capazes de induzir campo elétrico de aproximadamente 7 mA/cm2 na superfície da pele. A corrente direta requer o implante de eletrodos que produzem corrente de 20 mA aproximadamente. A terceira aplicação de eletricidade no tecido ósseo é a partir da produção de uma corrente induzida por campo eletromagnético, que pode ocorrer a partir do CEMP, que induz corrente no tecido de aproximadamente 20 mA/cm2 com frequência de 15 Hz ou por campos magnéticos combinados (CMC) que combina campos por corrente continua e por corrente alternada (Figura 1).35
Figura 1. Modelo físico de corrente elétrica induzida por campo eletromagnético
Estudos celulares identificaram aumento de fatores de crescimento após uma duração do estímulo de 30 minutos em CMC. Esses fatores celulares
são: liberação do IGF-2, aumento da expressão dos receptores de IGF-2 em osteoblastos e aumento da produção do m-RNA do TGF-ß.36
A equipe de Aaron e Ciombor, em estudos experimentais sobre o efeito do CEMP, identificou aumento do TGF-ß em ratos com indução a diferenciação cartilaginosa37 e também demonstraram a capacidade de células
mesenquimais em diferenciar-se em cartilagem sob estímulo do CEMP, além de comprovar o aumento do volume cartilaginoso e da densidade de condrócitos.38
Guerkov et al. demostraram que a exposição ao CEMP aumenta TGF-ß 1, colágeno e osteocalcina.39 Bodamyali et al.40 e Zhuang et al.41 verificaram que existe efeito do CEMP em regular positivamente o efeito do mRNA das proteínas ósseas morfogenéticas (BMP) tipos 2 e 4 em culturas de osteoblastos.
O mecanismo bioquímico identificado como sinalizador que medeia a resposta das células ósseas envolve o aumento do íon cálcio intracelular (Ca2+) e subsequente ativação da calmodulina.41 Entretanto, a fonte de cálcio no estímulo pela corrente induzida pelo campo eletromagnético é diferente do efeito provocado pela corrente direta. A corrente direta age na membrana celular, abrindo os canais de Ca2+ e permitindo a fluxo de cálcio extracelular
para a célula. Diferentemente, na corrente induzida, há liberação do Ca2+ dos estoques intracelulares. Desta forma, a ação do estímulo elétrico na célula é dose-dependente.34 Também se observou que o CEMP promove vasodilatação arteriolar.42
O sucesso da consolidação óssea requer expressões de fatores de crescimento e subtipos de BMP com especificidade temporal e espacial. O efeito do estímulo por corrente elétrica promove ativação de diferentes fatores de crescimento, respeitando fisiologicamente e sequencialmente os processos biológicos.34 A Tabela 1 expõe uma síntese da revisão da literatura dos estudos experimentais a respeito dos efeitos do campo magnético sobre fatores de crescimento in vitro e in vivo.
Tabela 1. Estudos sobre o efeito do campo magnético sobre fatores de crescimento in vitro e in vivo
Autores Ano Método Fator de crescimento Método experimental
Fritzsimmons et al.43 1992 AC IGF-2 Cultura de
osteoblastos
Ryaby et al.44 1994 CMC IGF-1/2 Calo ósseo, fratura em
rato
Fritzsimmons et al.45 1995 CMC IGF-2 Cultura de
osteoblastos
Zhuang et al.41 1997 AC TGF-ß 1 Cultura de
osteoblastos
Lorich et al.46 1998 AC
PGE2, aumento do Ca2+ citoplasmático por
entrada via canais de Ca2+
Cultura de osteoblastos de ratos
Bodamayli et al.40 1998 CEMP BMP-2/4 Cultura de
osteoblastos
Lohmann et al.47 2000 CEMP TGF-ß Cultura de
osteoblastos
Brighton et al.48 2001 CMC
aumento Ca2+ citoplasmático liberado dos estoques celulares
Cultura de osteoblastos de ratos
Guerkov et al.39 2001 CEMP TGF-ß
Cultura de células de pseudoartrose
humana
Aaron et al.49 2002 CEMP TGF-ß 1
Modelo de indução de matriz óssea desmineralizada Fredericks et al.50 2004 AC BMP-2/4/6/7, TGF-ß 1, FGF-2 Artrodese posterolateral na coluna de coelhos
Schwartz et al.51 2008 CEMP aumento do BMP-2 Células mesenquimais
humanas AC = acoplamento capacitivo; CMC = campos magnéticos combinados; CEMP = campo eletromagnético pulsado; IGF = fator de crescimento semelhante à insulina; TGF = fator de crescimento transformador; BMP = bone morphogenetic protein; FGF = fator de crescimento de fibroblastos.
Estudos clínicos sobre a aplicação de estímulos elétricos diretos e por campo eletromagnético se iniciaram com o tratamento de falhas de união de fraturas.35 O primeiro estudo realizado utilizou estimulação elétrica direta por
eletrodos implantados. O sucesso no tratamento das pseudoartroses variou de 78% a 86%. Porém essa tecnologia rapidamente tornou-se pouco utilizada pelo desenvolvimento de tecnologias não invasivas, como os campos eletromagnéticos. O primeiro dispositivo aprovado gerava o campo eletromagnético a partir de bobinas que produziam um sinal assimétrico de pulsos com frequência de 15 Hz. O primeiro estudo prospectivo baseado nessa tecnologia, conduzido por Bassett et al., expôs 127 pseudoartroses de fraturas diafisárias de tíbia ao CEMP por 10 h ao dia, com 87% de sucesso após 5,2 meses de tratamento.52
Outra técnica não invasiva foi o acoplamento capacitivo, que, a partir de eletrodos de superfície, produz um campo elétrico no foco de fratura. O dispositivo produz um sinal de ondas simétricas de 60 Hz com tratamento de 24 h ao dia.35 Também num estudo para tratar pseudoartroses de fratura mostrou 77% de sucesso com 23 semanas de tratamento.53
A mais nova tecnologia, que data os anos 1990, foi o sistema de CMC.35 O método baseia-se em duas bobinas paralelas, que produzem dois campos eletromagnéticos de baixa energia, que se alternam em uma onda sinusoidal de 76,6 Hz. O protocolo de uso de 30 minutos ao dia mostrou 61% de sucesso num tempo médio de 5,8 meses quando aplicado no tratamento de pseudoartroses de fraturas de ossos longos.54
O primeiro estudo prospectivo duplo-cego e randomizado visando a avaliação da eficácia do CEMP na consolidação óssea primária data de 1988 e foi publicado por Borsalino et al.55 O estudo avaliou 32 pacientes consecutivos submetidos a osteotomia do fêmur proximal para tratamento de doença degenerativa do quadril divididos randomicamente em dois grupos. Naqueles que foram expostos ao CEMP por 8 h ao dia por 90 dias, os autores identificaram significativa diferença estatística na avaliação radiográfica da consolidação das osteotomias comparados com o grupo controle.
Outros estudos prospectivos, duplo-cegos e com grupo placebo foram conduzidos ainda na década de 1990: Sharrard, avaliando pseudoartrose de tíbia,56 Scoth e King, em pseudoartrose de diáfise de ossos
longos,57 Mammi et al., em osteotomias de tíbia para tratamento de artrose de
joelho.58 Tratam-se de trabalhos com diferentes protocolos de exposição,
diferentes métodos de aplicação do estimulo elétrico e diferentes métodos de avaliação do sucesso da consolidação óssea. Apesar dessa variabilidade técnica, todos esses estudos demonstraram efetividade dos dispositivos de estímulo elétrico e eletromagnético em favor do sucesso da consolidação óssea.35
A aplicação na coluna se iniciou com a equipe de Dwyer na década de 1970, implantando estimuladores de corrente elétrica na coluna lombar.59,60 Eletrodos implantados laterais à área de artrodese ligados a uma fonte de energia entregam corrente elétrica de 20 mcA/cm2.59,60
Em 1988, Kane apresentou um estudo utilizando estimulação direta em artrodeses lombares não instrumentadas. Seu resultado foi de consolidação em 81% do grupo que recebeu a estimulação para o crescimento do osso, comparados com 54% do grupo controle, o que mostrou estatisticamente eficácia da estimulação elétrica direta em prol da consolidação da artrodese. Foi um estudo que recebeu algumas críticas, em especial a ausência de randomização às cegas e um grande número de pacientes excluídos: de 99 recrutados, somente 59 foram incluídos na análise estatística.61
Em 1990, Mooney foi o primeiro a publicar um estudo utilizando método não invasivo para estímulo à consolidação na coluna.62 Trata-se de um
estudo multicêntrico que incluiu pacientes submetidos a artrodese lombar e lombossacra interssomática por doença degenerativa da coluna. Foram recrutados 195 pacientes, divididos aleatoriamente em dois grupos, sendo um grupo com recomendação de utilizar o dispositivo emissor de CEMP 8 h/dia (Figura 2) e outro grupo com a mesma recomendação, porém este recebendo um dispositivo com características idênticas, mas inativo quanto à emissão de CEMP. A leitura de exames radiológicos para verificar a consolidação foi realizada por radiologista independente, com método sistematizado.
Entretanto, pontos negativos do estudo foram: a não padronização dos grupos quanto à instrumentação das artrodeses e a não padronização dos tempos de avaliação do paciente ao longo do seguimento, que foi descrito como “mínimo de 12 meses”.62
Figura 2. Representação do dispositivo gerador de campo eletromagnético pulsado (CEMP)*
Simmons et al. aplicaram o mesmo dispositivo emissor de CEMP para tratamento de pseudoartroses lombares, porém com protocolo diferente de exposição. Nesse estudo, o dispositivo teve o uso indicado por 2 h ao dia por 90 dias. Os autores obtiveram 67% de consolidação das pseudoartroses com o método não invasivo.63
Foley et al. realizaram estudo também com uso do CEMP aplicado nas artrodeses cervicais, num desenho de estudo prospectivo e randomizado. Nesse estudo, o protocolo de utilização foi de 4 h ao dia por 90 dias. Os autores concluíram que a exposição ao CEMP pelo período proposto aumenta
as taxas de consolidação em 6 meses de pós-operatório, sendo 83,6% para o grupo ativo e 68,6% para o grupo controle. Porém os autores constataram não haver diferença estatística quando se comparam os grupos aos 12 meses de pós-operatório.64
Goodwin et al. avaliaram o efeito da estimulação elétrica invasiva por acoplamento capacitivo num grupo heterogêneo de pacientes submetidos a artrodese lombar por métodos diversos: PLIF, ALIF ou posterolateral isolada, instrumentadas ou não. Concluíram que é um método efetivo especialmente nas artrodese póstero-laterais e nas instrumentadas.65
Linovitz et al. testaram o uso de CMC num estudo duplo-cego randomizado e controlado. Avaliaram a eficácia do método em artrodeses póstero-laterais não instrumentadas lombares com autoenxerto ou aloenxerto num estudo multicêntrico. O protocolo de uso do dispositivo emissor do campo eletromagnético proposto foi de 30 minutos ao dia por 9 meses. Os autores obtiveram 64% de consolidação no grupo ativo ante 43% do grupo controle.36 A Tabela 2 expõe síntese da revisão da literatura de estudos prospectivos controlados sobre o efeito da estimulação elétrica na consolidação óssea.
Tabela 2. Estudos prospectivos controlados sobre o efeito da estimulação elétrica na consolidação óssea
Autores Ano Método Indicação
Protocolo de uso (horas por dia x semanas
de uso)
Consolidação grupos ativo x
placebo
Borsalino et al.55 1988 CEMP Osteotomias
femorais
8 h/d por 12
semanas 65% x 45%
Sharrard56 1990 CEMP Pseudoartrose de
tíbia
12 h/d por 12
semanas 45% x 14%
Mooney62 1990 CEMP Artrodese lombar
interssomática
8 h/d por 56
semanas 92% x 68%
Mammi et al.58 1993 CEMP Osteotomias tibiais 8 h/d por 8
semanas 72% x 26%
Scott e King57 1994 AC Pseudoartrose de
osso longos
24 h/d por 24
semanas 60% x 0%
Goodwin et al.65 1999 AC Artrodese lombar,
diversas técnicas 24 h/d por 36 semanas 85% x 65% Linovitz et al.36 2002 CMC Artrodese lombar posterolateral não instrumentada 30 min/d por 36 semanas 64% x 43%
Simonis et al.66 2003 CEMP Pseudoartrose tibial 14 h/d por 24
semanas 89% x 50%
Foley et al.64 2008 CEMP Artrodese cervical
interssomática
4 h/d por 12
semanas 92,8% x 86,7%
CEMP = campo eletromagnético pulsado; AC = acoplamento capacitivo; CMC = campos magnéticos combinados.
1.4. Avaliação da consolidação das artrodeses
Um grande obstáculo quando se realiza uma cirurgia de artrodese lombar é identificar a evolução e o momento da consolidação. A correta interpretação dos achados clínicos e de imagem a respeito da situação da artrodese é fundamental para tomada de decisões terapêuticas, como por exemplo, indicar ou não um novo procedimento cirúrgico.
A ausência de identificação de formação de pontes ósseas entre as vértebras adjacentes um ano após a cirurgia é considerada pseudoartrose.67 A técnica padrão ouro para avaliar a consolidação da artrodese da coluna é a exploração cirúrgica direta, porém métodos não invasivos são utilizados a fim de se obter o diagnóstico.68
O método mais utilizado nos estudos que se propuseram à avaliação de consolidação das artrodeses foi a radiografia. Devido ao baixo custo e à alta disponibilidade, é o método mais usado nos dias de hoje. Entretanto, se mostra um método limitado pela baixa reprodutibilidade. A sensibilidade em identificar artrodese sólida é de até 89% a 82% e a especificidade, de 62% a 60%.69,70
Blumenthall e Gill,71 num estudo de 47 pacientes submetidos a artrodese lombar instrumentada com parafusos pediculares posterolateral e PLIF, identificaram 69% de concordância entre o diagnóstico obtido pelas imagens de radiografias e os achados da exploração cirúrgica. Este dado é confirmado por outros, como nos estudos de Brodsky et al.69 e Kant et al.,70 que obtiveram valores de 64% e 68%, respectivamente. Outro dado obtido do importante do trabalho de Blumenthall e Gill é a baixa reprodutibilidade intra e interobservadores, com coeficiente kappa de 0,4 e 0,7 respectivamente.71
Esses estudos nos permitem concluir que a radiografia simples estática não deve ser utilizada como método isolado para se diagnosticar pseudoartrose nas artrodeses lombares.71
As radiografias dinâmicas foram utilizadas desde 1948 para avaliar a consolidação de artrodese lombares. Cleveland et al.6 propuseram a técnica e
foram seguidos por outros autores,67,71 que se valeram das radiografias
dinâmicas para o diagnóstico da pseudoartrose. Entretanto, os estudos apresentaram baixa concordância quanto aos valores angulares diagnósticos da pseudoartrose e da consolidação.68
Kuslich et al. apresentaram uma proposta de valores para interpretar a situação de consolidação em artrodeses interssomáticas lombares. Segundo sua proposta, a medida do ângulo de Cobb maior que 7 graus é indicativa de pseudoartrose, menor que 3 graus, indicativa de consolidação e entre 3 e 7, inconclusiva.72 Brodsky et al. compararam os achados de radiografias dinâmicas com exploração cirúrgica e encontraram 62% de correlação com os
achados intraoperatórios, com especificidade de 37% e sensibilidade de 96%. Esse estudo traz evidência de que ausência de movimento é altamente sugestiva de fusão sólida.69 Entretanto, algum grau de movimento não indica
necessariamente pseudoartrose.
A cintilografia com tecnécio 99m foi utilizada como método para avaliar a consolidação. Entretanto há um fator que pode levar a confusão, pois o processo de remodelação óssea aumenta o metabolismo local e pode levar a aumento da concentração do radiofármaco. Estudo de Bohnsack et al., correlacionando os achados cintilográficos com a exploração cirúrgica, demostrou acurácia de 88% com baixa sensibilidade (50%) e alta especificidade (93%). Conclui-se que não é um exame confiável para uso isolado para o diagnóstico de pseudoartrose lombar.73
A tomografia computadorizada (TC) vem sendo utilizada desde a década de 1970 como método para avaliar as artrodeses lombares. Os primeiros estudos se basearam em tecnologias consideradas hoje obsoletas, com interpretação difícil e limitada. Brodsky et al., ainda na década de 1990, publicaram estudo em que analisou a situação de artrodese lombares e correlacionou cortes tomográficos de 6 mm com exploração cirúrgica. Obtiveram 57% de correlação, obtendo 63% de sensibilidade e 86% de especificidade.69 Em outro estudo, Laasonen e Soini avaliaram retrospectivamente 20 pacientes submetidos a TC precisamente a intervenção cirúrgica de revisão de artrodese lombar. Nessa série, os autores obtiveram 80% de correlação entre os achados de imagem e intraoperatórios.74
Desde o início da aplicação da TC e da publicação desses estudos, muitos avanços surgiram e se desenvolveram tanto no método de aquisição das imagens quanto nos sistemas informatizados de processamento e leitura. Da mesma forma, protocolos sistematizados de interpretação melhoraram a reprodutibilidade intra e interobservadores do método.71
Os estudos iniciais com imagens obtidas com TC em cortes finos mostraram melhor detecção de pseudoartrose comparadas às da radiografia.68 Estudo de Lang et al.75 comparou TC com radiografias simples, confirmando a superioridade da TC em detectar pseudoartrose lombar. Zinreich et al.76 utilizaram reconstrução tridimensional e a compararam com reconstrução
bidimensional, mostrando superioridade na reconstrução tridimensional na detecção da pseudoartrose.
Siambanes e Matter,77 avaliando pacientes submetidos a fusão
interssomática lombar pela técnica PLIF, identificaram casos de pseudoartrose em pacientes considerados consolidados previamente por radiografias. Santos et al.78 avaliaram paciente submetidos a artrodese pela técnica ALIF com gaiolas de fibra de carbono e verificaram consolidação por radiografias de até 96% e por TC de 65%, concluindo ser a TC mais sensível na detecção de pseudoartrose. Shah et al.,79 em estudo semelhante, porém avaliando artrodeses lombares pela técnica PLIF, corroboraram a maior sensibilidade da TC para o diagnóstico de pseudoartrose.
Glassman et al.,80 em 2005, apresentaram um método de interpretação de imagens tomográficas adquiridas com cortes finos de 1 mm e reconstruídas nos planos sagital e coronal, permitindo graduar a condição da fusão posterolateral lombar e lombossacra. Os cinco graus de fusão descritos foram: fusão sólida bilateral, fusão sólida unilateral, fusão parcial bilateral, fusão parcial unilateral e ausência de fusão.
Carreon et al.81 em estudo publicado em 2007, avaliaram 93
pacientes com artrodese lombar e lombossacra posterolateral instrumentada com indicação de cirurgia de revisão. Os pacientes foram submetidos a TC com cortes finos e as imagens foram reformatadas nos planos sagital e coronal, visando a determinação da situação de consolidação da artrodese posterolateral instrumentada, tendo como referência a exploração cirúrgica. Três cirurgiões de coluna atuaram como observadores e avaliaram 163 níveis operados nos 93 pacientes e classificaram a condição de fusão das facetas e fusão intertransversa bilateralmente, seguindo os critérios descritos por Glassman et al.80 em 2005. Avaliaram a concordância entre as leituras dos observadores e a exploração cirúrgica e obtiveram como resultado que a TC tem valor preditivo moderado para fusão sólida, quando se identifica na imagem fusão intertransversa uni ou bilateral ou facetário bilateral. Também concluíram que a TC tem valor preditivo moderado para pseudoartrose na ausência de fusão de ambas as facetas.81
Laoutliev et al.,82 em 2011, avaliaram a reprodutibilidade interobservadores da situação de consolidação de artrodese posterolateral instrumentada lombar e lombossacra avaliada por imagens de TC. A avaliação de 61 níveis operados foi realizada em 36 pacientes, com imagens interpretadas por 4 observadores, sendo 2 residentes e 2 radiologistas especializados em radiologia musculoesquelética. O coeficiente kappa interobservadores, considerando os 4 observadores, foi de 0,53, semelhante quando os observadores foram pareados por seu nível de experiência (0,58 para residentes e 0,46 para especialistas).
Risso Neto et al.,83 em 2015, avaliaram a concordância interobservadores da avaliação da consolidação de artrodese posterolateral instrumentada em 134 exames tomográficos, totalizando 299 níveis operados. A interpretação das imagens foi sistematizada pelos critérios propostos pela equipe de Glassman80 e realizada em equipamento digital de alta resolução. Entretanto, esse estudo acrescentou à interpretação a visualização descrita como plano coronal oblíquo, definido pelos autores como plano perpendicular ao eixo do espaço discal e ajustado para interpretação de cada nível avaliado. O estudo comparou a reprodutibilidade entre cirurgiões experientes com o método e residentes treinados para interpretação das imagens. Obtiveram coeficiente kappa 0,745 e 0,795 para cirurgiões experientes e para residentes respectivamente.
Pelos avanços tecnológicos e aprimoramentos na interpretação de imagens, a TC é hoje considerada o método não invasivo “padrão ouro” para avaliação da situação de fusão de artrodeses da coluna.68,84 Há relatos
protocolados na literatura que recomendam a TC aos 3, 6, 12 e 24 meses após o procedimento cirúrgico.84 A limitação ao método é, sem dúvida, a exposição à
radiação que gradativamente é menor com o avanço de tomógrafos multidetectores.68
A literatura até o presente momento apresenta escassas informações no que diz respeito ao efeito do campo eletromagnético pulsado em artrodeses póstero-laterais lombares, sem estudos controlados neste grupo específico de pacientes. Além disso, os estudos existentes que avaliaram a consolidação de artrodeses lombares utilizaram métodos diversos e pouco reprodutíveis de verificação da consolidação das artrodeses, sem periodicidade adequada para
interpretar a evolução do processo de consolidação. Justifica-se, portanto, a elaboração de novos estudos que visem avaliar de forma padronizada e mais reprodutível o processo de consolidação de artrodese póstero-laterais lombares e lombossacras sob efeito do campo eletromagnético pulsado.
2. OBJETIVO
O presente estudo tem como objetivo avaliar o efeito do campo eletromagnético pulsado no processo de consolidação de artrodeses lombares e lombossacras, no primeiro ano pós-operatório, em pacientes submetidos a artrodeses instrumentadas com parafusos pediculares e enxerto autólogo obtido do local da descompressão.
3. ARTIGO
EFFECT OF PULSED ELECTROMAGNETIC FIELD ON THE CONSOLIDATION OF POSTEROLATERAL ARTHRODESES IN THE LUMBOSACRAL SPINE: A PROSPECTIVE, DOUBLE-BLIND, RANDOMIZED STUDY
EFEITO DO CAMPO ELETROMAGNÉTICO PULSADO NA CONSOLIDAÇÃO DAS ARTRODESES POSTEROLATERAIS LOMBOSSACRAS: ESTUDO PROSPECTIVO, PUPLO CEGO E RANDOMIZADO.
EFECTO DEL CAMPO ELECTROMAGNÉTICO PULSADO EN LA CONSOLIDACIÓN DE ARTRODESES POSTEROLATERALES EN LA COLUMNA LUMBOSACRAL: ESTUDIO PROSPECTIVO, DOBLE CIEGO, RANDOMIZADO
Marcelo Italo Risso Neto,I,* Guilherme Rebechi Zuiani,I Paulo Tadeu Maia Cavali,I Ivan
Guidolin Veiga,II Wagner Pasqualini,II Augusto Celso S. Amato Filho,III Alberto Cliquet
Jr.,II Elcio Landim,I João Batista de MirandaII
ISpinal Surgery Unit, Department of Orthopedics and Traumatology, School of Medical
Sciences, Campinas State University and Hospital Alemão Oswaldo Cruz
IISpinal Surgery Unit, Department of Orthopedics and Traumatology, School of Medical
Sciences, Campinas State
IIIDepartment of Radiology, School of Medical Sciences, Campinas State University
*Corresponding author Marcelo Italo Risso Neto
Departamento de Ortopedia e Traumatologia, Área de Cirurgia da Coluna Faculdade de Ciências Médicas, Unicamp. Rua Tessália Vieira de Camargo, 126 Cidade Universitária “Zeferino Vaz” – Campinas, SP, Brasil. 13083-887. [email protected]
ABSTRACT Objectives
To assess the effect of pulsed electromagnetic field (PEMF) on the consolidation of instrumented lumbar posterolateral arthrodeses in patients who were surgically treated for degenerative spine disease.
Methods
Forty cases were recruited from 163 consecutive patients undergoing lumbar arthrodesis at the same center. The patients were randomized into two groups of 20 patients: Active Group, who was exposed to PEMF for 4 hours a day for 90 days after surgery; and an Inactive Group, who received an identical device, with the same instructions for use but without the ability to generate PEMF. The patients underwent computed tomography scans at 45, 90, 180 and 360 days after surgery to check for the occurrence of arthrodesis at each spinal level that was operated upon.
Results
In the course of the study, two patients were excluded from each group. There were no significant differences between the groups with respect to age, gender, smoking habit, or the number of vertebral levels included in the arthrodesis. The percent consolidation of the vertebral levels increased at 90, 180 and 360 days compared to 45 days (p<0.001) in both groups. The Active Group had a 276% greater chance of consolidation in the vertebral levels (OR = 3.76; 95% CI: 1.39-10.20), regardless of the time of evaluation. Patients in the Active Group presented 16% more consolidation than patients in the inactive group (p=0.018).
Conclusions
Post-operative exposure to PEMF following instrumented arthrodesis of the lumbar spine for degenerative spine disease increased consolidation in the first year after surgery.
KEYWORDS: Randomized Controlled Trials, Spinal Fusion, Spine, Electromagnetic Fields, Arthrodesis
RESUMO Objetivos
Avaliar o efeito do campo eletromagnético pulsátil (CEMP) na consolidação de artrodeses posterolaterais lombares instrumentadas em pacientes que foram tratados cirurgicamente para doença degenerativa da coluna vertebral.
Métodos
Quarenta casos foram recrutados de 163 pacientes consecutivos submetidos a artrodese lombar no mesmo centro. Os pacientes foram randomizados em dois grupos de 20 pacientes: Grupo Ativo, que foi exposto a CEMP por 4 horas por dia durante 90 dias após a cirurgia; E um Grupo Inativo, que recebeu um dispositivo idêntico, com as mesmas instruções de uso, mas sem a capacidade de gerar CEMP. Os pacientes foram submetidos a exames de tomografia computadorizada aos 45, 90, 180 e 360 dias após a cirurgia para verificar a ocorrência de artrodese em cada nível espinhal que foi operado.
Resultados
No decorrer do estudo, dois pacientes foram excluídos de cada grupo. Não houve diferenças significativas entre os grupos em relação à idade, sexo, hábito de fumar ou o número de níveis vertebrais incluídos na artrodese. A percentagem de consolidação dos níveis vertebrais aumentou a 90, 180 e 360 dias em comparação com 45 dias (p <0,001) em ambos os grupos. O Grupo Ativo teve uma chance de consolidação 276% maior nos níveis vertebrais (OR = 3,76; IC 95%: 1,39-10,20), independentemente do momento da avaliação. Os pacientes do Grupo Ativo apresentaram 16% mais consolidação do que os pacientes no grupo inativo (p = 0,018).
Conclusões
A exposição pós-operatória ao CEMP após artrodese instrumentada da coluna lombar para doença degenerativa da coluna vertebral aumentou a consolidação no primeiro ano após a cirurgia.
PALAVRAS-CHAVE: Ensaios Clínicos Controlados Aleatórios, Fusão Vertebral, Coluna Vertebral, Campos Eletromagnéticos, Artrodese
RESUMEN Objetivos
Evaluar el efecto del campo electromagnético pulsado (PEMF) sobre la consolidación de las artrodeses postero-laterales lumbares instrumentadas en pacientes tratados quirúrgicamente por enfermedad degenerativa de la columna vertebral.
Métodos
Cuarenta casos fueron reclutados de 163 pacientes consecutivos sometidos a artrodesis lumbar en el mismo centro. Los pacientes fueron asignados al azar a dos grupos de 20 pacientes: Grupo Activo, que fue expuesto a PEMF durante 4 horas al día durante 90 días después de la cirugía; Y un Grupo Inactivo, que recibió un dispositivo idéntico, con las mismas instrucciones de uso pero sin la capacidad de generar PEMF. Los pacientes fueron sometidos a tomografía computarizada a los 45, 90, 180 y 360 días después de la cirugía para comprobar la presencia de artrodesis en cada nivel espinal que se operó.
Resultados
En el curso del estudio, dos pacientes fueron excluidos de cada grupo. No hubo diferencias significativas entre los grupos con respecto a la edad, el sexo, el hábito de fumar o el número de niveles vertebrales incluidos en la artrodesis. El porcentaje de consolidación de los niveles vertebrales aumentó a 90, 180 y 360 días en comparación con 45 días (p <0,001) en ambos grupos. El Grupo Activo tenía una probabilidad 276% mayor de consolidación en los niveles vertebrales (OR = 3,76; IC del 95%: 1,39-10,20), independientemente del momento de la evaluación. Los pacientes del Grupo Activo presentaron un 16% más de consolidación que los pacientes del grupo inactivo (p = 0,018).
Conclusiones
La exposición postoperatoria a PEMF después de la artrodesis instrumentada de la columna lumbar para la enfermedad degenerativa de la columna vertebral aumentó la consolidación en el primer año después de la cirugía.
DESCRIPTORES: Ensayos Clínicos Controlados Aleatorios, Fusión Vertebral, Columna Vertebral, Campos Electromagnéticos, Artrodesis