UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE CIÊNCIAS MÉDICAS
HÉSOJY GLEY PEREIRA VITAL DA SILVA
ANÁLISE BIOMECÂNICA DA MARCHA DE INDIVÍDUOS COM OSTEOARTRITE
DO COMPARTIMENTO MEDIAL DO JOELHO SUBMETIDOS À OSTEOTOMIA
VALGIZANTE PROXIMAL DE TÍBIA
BIOMECHANICAL GAIT ANALYSIS OF SUBJECTS WITH MEDIAL KNEE
OSTEOARTHROSIS SUBMITTED TO OPEN WEDGE HIGH TIBIAL OSTEOTOMY
CAMPINAS
2016
ANÁLISE BIOMECÂNICA DA MARCHA DE INDIVÍDUOS COM OSTEOARTRITE
DO COMPARTIMENTO MEDIAL DO JOELHO SUBMETIDOS À OSTEOTOMIA
VALGIZANTE PROXIMAL DE TÍBIA
BIOMECHANICAL GAIT ANALYSIS IN SUBJECTS WITH KNEE OSTEOARTHRITIS
OF THE MEDIAL COMPARTMENT SUBMITTED TO MEDIAL OPENING-WEDGE
HIGH TIBIAL OSTEOTOMY
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, State
University of Campinas as part of the requirements for obtaining the
title of PhD in Sciences
ORIENTADOR: Prof. Dr. JOÃO BATISTA DE MIRANDA
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO
FINAL DA TESE DEFENDIDA PELO
ALUNO HÉSOJY GLEY PEREIRA VITAL DA SILVA, E ORIENTADO
PELO PROF. DR. JOÃO BATISTA DE MIRANDA
CAMPINAS
2016
Universidade Estadual de Campinas
Biblioteca da Faculdade de Ciências Médicas
Maristella Soares dos Santos - CRB 8/8402
Silva, Hésojy Gley Pereira Vital da,
Si38a
Sil
Análise biomecânica da marcha de indivíduos com osteoartrite do
compartimento medial do joelho submetidos à osteotomia valgizante proximal
de tíbia / Hésojy Gley Pereira Vital da Silva. – Campinas, SP : [s.n.], 2016.
Sil
Orientador: João Batista de Miranda.
Sil
Tese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de
Ciências Médicas.
Sil
1. Biomecânica. 2. Marcha. 3. Joelho. 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: Biomechanical gait analysis in subjects with knee osteoarthritis of
the medial compartment submitted to medial opening-wedge high tibial osteotomy
Palavras-chave em inglês:
Biomechanics
Gait
Knee
Área de concentração: Fisiopatologia Cirúrgica
Titulação: Doutor em Ciências
Banca examinadora:
João Batista de Miranda [Orientador]
Karine Jacon Sarro
Júlia Guimarães Reis da Costa
Maurício Etchebehere
Andressa da Silva de Mello
Data de defesa: 26-01-2016
ORIENTADOR: PROF. DR. JOÃO BATISTA DE MIRANDA
MEMBROS:
1. PROF. DR. JOÃO BASTISTA DE MIRANDA
2. PROF. DRA. KARINE JACON SARRO
3. PROF. DRA. JÚLIA GUIMARÃES REIS DA COSTA
4. PROF. DR. MAURÍCIO ETCHEBEHERE
5. PROF. DRA. ANDRESSA DA SILVA DE MELLO
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.
Aos meus pais, José Vital da Silva Filho e Odete Pereira Vital da Silva, a minha companheira amada Alba Cristina Sousa Oliveira por todo carinho, amor e compreensão ao meu trabalho, aos meus irmãos, Hévlys Glênyo Pereira Vital da Silva e Heglayne Pereira Vital da Silva por todo apoio e base de minha vida e em especial minha irmã, fundamental na realização deste trabalho.
A Deus, razão da criação da maravilha do que é a vida.
Aos meus pais, pelo amor incondicional ao longo de toda minha vida e que me inspirou, inspira e continuará sempre a inspirar o exercer nobre da medicina.
A minha mulher Alba Cristina Sousa Oliveira pelo apoio na presença e pela compreensão nos momentos de ausência.
Aos meus irmãos, que representam a síntese do companheirismo, amor e amizade.
Aos meus, primos, tios e amigos, pelos vários momentos de alegria e conforto nas horas difíceis.
Ao prof. Dr. João Batista de Miranda, muito mais que um orientador, é um pai que me guiou e me direciona no universo da medicina, ortopedia, pesquisa e na vida.
Ao prof. Dr. Alberto Cliquet Junior pela sabedoria e orientação.
Ao colega Dr. Alessandro Rozim Zorzi por ser um verdadeiro irmão mais velho, me inspirando, orientando e compartilhando nos percursos da cirurgia do joelho.
Aos colegas Ênio Walker e Júlia Reis por terem ajudado nos primeiros passos para o entendimento da Análise de Movimento.
Aos grandes amigos, pela compreensão na ausência do convívio em momentos importantes de nossas vidas.
Aos pacientes, que são a razão deste trabalho, pela paciência e disposição durante a pesquisa.
O objetivo deste trabalho foi identificar as mudanças precoces biomecânicas e clínico-funcionais da marcha de pacientes com osteoartrite (OA) do compartimento medial do joelho submetidos à osteotomia proximal de tibia (OPT) de abertura medial. Para isto, 16 indivíduos saudáveis e 21 indivíduos diagnosticados com OA do compartimento medial do joelho e sintomáticos foram submetidos à análise tridimensional da marcha, antes e seis meses após OPT, sob variáveis espaço-temporais, cinemática de variações angulares dos planos frontal e sagital do joelho, rotação do pé, e ainda na cinética dos momentos articulares frontal e sagital do joelho. Os indivíduos com OA realizaram avaliação clínico-funcional Knee Score Society (KSS) de alinhamento radiográfico no mesmo período. Os resultados demonstram correção do alinhamento e uma melhora clínica e parcial funcional do KSS após OPT. Os indivíduos com OA, caracterizados por uma marcha lentificada e com passadas mais curtas, não demonstraram mudanças significativas após OPT. Na cinemática angular, o elevado pico de varo do joelho foi reduzido intensamente a valores próximos da normalidade. No plano sagital, na fase de apoio, indivíduos com OA que apresentaram arco de movimento similar ao controle apresentaram perda do arco de movimento por redução da extensão. Na fase de balanço, os indivíduos com OA, que apresentaram arco de movimento reduzido no pré-operatório, não apresentaram mudanças significativas no sentido da normalização no pós-operatório. No plano transverso, os elevados picos de rotação externa do pé, que caracterizaram a marcha de pacientes com OA, se reduziram para valores compreendidos entre os do grupo controle e os valores pré-operatórios. Os indivíduos com OA que apresentaram elevados picos de momento adutor tiveram seus valores drasticamente reduzidos a valores próximos ao do grupo controle. O mesmo ocorreu com o momento flexor no apoio precoce. Chama atenção a elevação significativa do momento extensor no apoio tardio. Foi possível concluir que a OPT foi efetiva na melhora dos sintomas clínico-funcionais e na redistribuição de carga do compartimento medial para o lateral. A redução do comprimento do passo, da velocidade e do arco de movimento podem representar
Descritores: Osteotomia de tíbia proximal, análise cinética e cinemática do joelho,
The aim of this study is to identify early changes in clinical outcomes and gait parameters in patients with knee medial osteoarthritis (OA) underwent open-wedge high tibial osteotomy (HTO). Sixteen healthy individuals and twenty-one symptomatic OA underwent three-dimensional gait analysis, evaluating spatiotemporal parameters, knee angular variations in the frontal and sagittal plane, foot rotation and knee joint moments in the frontal and sagittal planes. OA subjects performed gait analysis, patient-report KSS score and radiographic assessment prior to and 6 months following HTO. The results demonstrated limb alignment and clinical outcomes improvements after HTO. The individuals with OA, characterized by a slower gait speed and shorter stride length, did not show significant changes of this parameters after HTO. The high knee varus angles were reduced intensely to close to normal values. In the sagittal plane, in the stance phase, individuals with OA showed loss of range of motion after HTO by reducing knee extension. In swing phase, individuals with OA who had reduced range of motion did not show significant changes towards normalization. The high foot external rotation, which featured the OA subject, presented reduced to values between the normal and the preoperative values. Individuals with OA who had high knee adductor moments were reduced to normal. The same occurred with the early stance knee flexor moment. It was observed a significant increase in late stance knee extensor. It was possible to concluded that HTO is effective in improving clinical outcomes, and shift the load from medial knee compartment to lateral side. The shorter stride length, slower gait speed and decreased range of motion could represent insufficient or absence of rehabilitation. The increased knee extensor moment and reduced foot external rotation could a change in load distribution.
Keywords: High tibial osteotomy, Opening wedge osteotomy, gait analysis, kinetics and
Figura 1 – Ciclo da marcha normal ilustrando os eventos do ciclo da marcha...19
Figura 2 - Cinemática angular do joelho...21
Figura 3 - Cinemática angular plano transverso do pé (toe out/toe in)...22
Figura 4 - Cinética do joelho no plano frontal - Momento adutor/abdutor...25
Figura 5 - Momento flexo-extensor do joelho...26
Figura 6 - Momento abdutor-adutor do joelho...27
Figura 7 - Ângulos do joelho no plano frontal e sagital, e ângulos de rotação do pé para o grupo controle e de pacientes antes e após OPT...50
Figura 8 - Momentos do joelho no plano frontal e sagital para o grupo controle e de pacientes antes e após OPT...51
Tabela 1 - Características dos Grupos Estudados...47
Tabela 2 - Dados Clínicos e Radiográficos antes e após a cirurgia...48
Tabela 3 - Parâmetros Espaço-temporais...48
Tabela 4 - Resultados Cinemáticos...50
AM – Apoio Médio AT – Apoio Terminal BI – Balanço Inicial BM – Balanço Médio BT – Balanço Terminal CI – Contanto Inicial CPL – Canto Póstero-Lateral GRF – Ground Reaction Force
HTO – High Tibial Osteotomy KSS – Knee Society Score
LCA – Ligamento Cruzado Anterior
LCAD – Ligamento Cruzado Anterior Deficiente LCP – Ligamento Cruzado Posterior
LCPD – Ligamento Cruzado Posterior Deficiente OA - Osteoarthritis
OA – Osteoartrite
OMS – Organização Mundial de Saúde OPT – Osteotomia Proximal de Tíbia
PAEApo – Pico de Ângulo de Extensão no Apoio PAEBal – Pico de Ângulo de Extensão no Balanço PAFApo – Pico de Ângulo de Flexão no Apoio PAFBal – Pico de Ângulo de Flexão no Balanço PARE – Pico de Ângulo de Rotação Externa PARI – Pico de Ângulo de Rotação Interna PAVg – Pico de Ângulo de Valgo
PAVr – Pico de Ângulo de Varo PB – Pré-Balanço
PME – Pico de Momento Extensor PMF – Pico de Momento Flexor PRÉ-OP – Período Pré-operatório PÓS-OP – Período Pós-operatório PREOP - Preoperative period POSTOP - Postoperative period RC – Resposta à Carga
ROM – Range of Motion
1 - INTRODUÇÃO...15
1.1 -‐ Osteoartrite (OA) ………..………15
1.2 -‐ Princípios de análise da marcha humana………..……….16
1.3 -‐ Biomecânica do joelho na marcha……….….20
1.4 -‐ Momento adutor externo e carregamento articular ……….27
1.5 -‐ Osteotomia proximal de tíbia (OPT) ……….………30
1.6 -‐ Variáveis da marcha e OPT……….…………..31
1.7 -‐ Relação clínico-‐funcional, OPT e marcha……….…………32
1.8 -‐ Relação entre marcha e OPT no eixo frontal………..….33
1.9 -‐ Relação entre marcha e OPT no eixo axial ………...34
1.10 -‐ Relação entre marcha e OPT no eixo sagital………..………35
1.11 -‐ Relação entre marcha, OA e partes moles………..36
2 - OBJETIVOS...39
3 - RESULTADOS...40
3.1 – Presentation Page. ……….………..40
3.2 – Abstract……….….41
3.3 – Introduction………..….…………42
3.4 – Methods……….…………43
3.5 – Results………..………….…47
3.6 -‐ Discussion……….…….52
3.7 -‐ Conclusion……….………...57
4 - CONCLUSÃO GERAL...59
5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...60
6 - ANEXOS ...67
1 - INTRODUÇÃO
1.1 – OSTEOARTRITE (OA)
Osteoartrite (OA), também denominada osteoartrose, artrite degenerativa ou simplesmente artrose, é uma doença resultante de uma combinação de eventos biológicos e mecânicos, que desestabilizam o processo normal de degradação e síntese do tecido cartilaginoso, provocando modificações na atividade dos condrócitos, da matriz extracelular e do osso subcondral. Pode ser iniciada por múltiplos fatores, sendo os mais importantes os genéticos, metabólicos e traumáticos (1).
A Organização Mundial da Saúde (OMS) estima que a OA seja a causa de deficiência física em cerca de 10% da população acima de 60 anos. É a forma mais comum de artrite e se apresenta como a primeira causa de deficiência física crônica. Acomete mais frequentemente joelhos e quadris. Manifesta-se por mudanças morfológicas, moleculares e biomecânicas das células e da matriz cartilaginosa, as quais levam progressivamente ao amolecimento, fibrilação, ulceração e, por fim, a perda da cartilagem articular, além de esclerose e eburnição do osso subcondral, com formação de osteófitos e cistos subcondrais. Clinicamente é caracterizada por dor, rigidez, limitação de arco de movimento, crepitação, derrame articular e diversos graus de inflamação, porém sem efeito sistêmico. A OA é usualmente classificada como primária e secundária. Esta última está relacionada a condições metabólicas, anormalidades anatômicas, trauma e artrite inflamatória (1).
A artrose unicompartimental do joelho, em especial a artrose do compartimento medial, é uma das formas mais comuns. Esta, em geral, tem causa secundária, principalmente por mau alinhamento do membro, fratura por insuficiência do côndilo medial tibial ou femoral, traumas, lesões ligamentares ou osteocondrite dissecante. O tratamento conservador da artrite degenerativa unicompartimental do joelho inclui
medicamentos orais e injetáveis, perda de peso, exercícios, fisioterapia, bengalas, muletas e aparelhos ortopédicos. O tratamento cirúrgico se apresenta como forma de redução dos sintomas e melhora do padrão biomecânico do membro afetado. Dentre as principais modalidades cirúrgicas encontram-se a artroscopia, a osteotomia proximal de tíbia (OPT), a artroplastia unicompartimental do joelho e a artroplastia total do joelho (2).
O mau alinhamento é uma das principais condições que podem comprometer a função do joelho e predispor a evolução para OA. Quando está associado com as demais condições, desencadeiam e aceleram o processo degenerativo articular. Tanto o mau alinhamento quando a própria OA levam a importantes modificações da biomecânica da marcha em relação aos indivíduos saudáveis. Apesar do aumento do número de pesquisas sobre o tema, permanece controversa se a ocorrência e a magnitude de determinadas modificações biomecânicas na marcha estão relacionadas à evolução da OA e/ou são mudanças adaptativas (3,4). Muitas técnicas cirúrgicas de osteotomia para realinhamento do membro e correção da deformidade foram publicadas na busca de melhora clínica e funcional destes indivíduos (5–11).
1.2 - PRÍNCIPIOS DE ANÁLISE DA MARCHA HUMANA
O estudo da marcha apresenta-se como uma ferramenta fundamental na tentativa do esclarecimento de qual relação os fatores biomecânicos exercem na fisiopatologia da OA, assim como na busca de elementos preditores de prognóstico e entendimento das causas e consequências de intervenções aplicadas (12).
A marcha humana utiliza-se de uma sequência de movimentos dos segmentos corporais provocando deslocamento sobre o plano de progressão. Para isso, procura manter equilíbrio entre movimentação e estabilidade, utilizando o princípio da conservação de energia (12).
Na pesquisa clínica, o estudo da marcha é realizado para avaliar a característica de patologias ortopédicas e neurológicas, o que permite a seleção entre opções de
tratamento, distinguir o diagnóstico entre duas entidades, avaliar a gravidade, extensão ou a natureza de uma doença, acompanhar progressos na presença ou ausência de intervenção ou ainda prever resultado da intervenção (13,14).
Para análise da marcha são utilizados os princípios físicos da mecânica, compostos especialmente pela cinética e pela cinemática. Cada sequência de movimento envolve uma série de interações entre os dois membros inferiores multissegmentados e a massa corporal total. A sequência destas funções desempenhadas por um membro é denominada ciclo da marcha. Cada ciclo é composto por diversas ações que passam de uma fase para outra, com sobreposição de etapas, não havendo um ponto especifico de fim de uma etapa e início da outra (12).
Por convenção, o ciclo da marcha se inicia com o toque do calcâneo ao solo e finaliza com o segundo toque do calcâneo do mesmo pé no solo. O intervalo temporal entre os toques do mesmo pé pode ser medido por unidades temporais convencionais ou por porcentagem, sendo 0% o primeiro toque e 100% o segundo toque.
O ciclo de marcha é dividido em duas grandes fases, a fase de apoio, definida como período em que o membro analisado está em contato com o solo e a fase de balanço, na qual o membro analisado está no ar. Em indivíduos saudáveis, a fase de apoio corresponde em média a 62% do ciclo.
A fase de apoio pode ser analisada em períodos ou eventos:
• Períodos – Quando se avaliam ambos os membros inferiores simultaneamente. Podem ser subdivididos em duplo apoio inicial, apoio simples e segundo duplo apoio:
o Duplo apoio inicial – Vai do toque do pé analisado até o desprendimento do pé oposto. Ocorre em cerca de 10% do ciclo da marcha.
o Apoio simples – Vai do desprendimento do pé oposto ao toque seguinte do pé oposto. Ocorre entre 10% e 50% do ciclo.
o Segundo duplo apoio – Inicia-se no segundo toque do pé oposto e termina no desprendimento do pé analisado. Ocorre de 50% do ciclo até 62% do ciclo.
• Eventos – Quando se elege um dos membros inferiores para análise principal. Podem ser subdivididos em contato inicial, resposta a carga, apoio médio, apoio terminal e pré-balanço.
o Contato Inicial (CI) – Ocorre na fase de duplo apoio. Dura entre 2%-5% da marcha.
o Resposta a Carga (RC) - A resposta a carga se inicia logo após o toque do calcâneo ao solo e vai até a retirada do pé oposto do solo.
o Apoio Médio (AM) – Ocorre em cerca de 10%-16% do ciclo da marcha. Inicia-se com a retirada do pé contralateral do solo e termina com o início do apoio terminal.
o Apoio Terminal (AT) – O início do apoio terminal se dá com saída do calcanhar do solo, próximo a 30% do ciclo da marcha. O fim do apoio terminal ocorre em 50% do ciclo da marcha com o contato do pé contralateral.
o Pré-balanço (PB) – Se inicia junto com segundo duplo apoio. Neste momento ocorre rápida transferência de carga para o membro contralateral. Esta fase termina com a retida do pé analisado do solo.
A fase de balanço é dividida em balanço inicial, balanço médio e balanço terminal:
• Balanço inicial (BI) - Desprendimento do pé analisado até a passagem do pé analisado pelo pé oposto. Ocorre entre 62% e 73% do ciclo.
• Balanço médio (BM) - Passagem do pé analisado pelo pé oposto até a perna analisada estar na posição vertical em relação ao solo. Ocorre entre 73% e 87% do ciclo.
• Balanço terminal (BT) – Nesta fase ocorre desaceleração do membro. Vai de 87% do ciclo da marcha até 100%. A figura 1 ilustra as fases, os períodos e os eventos do ciclo de marcha.
Figura 1 -‐ Ciclo da marcha normal ilustrando os eventos e períodos do ciclo da marcha. (Fonte: Adaptada site Gait
Training with Ambulation Aids PTA 104L Orthopedic Dysfunctions Lab. 2015)
Os dados inicialmente obtidos ao se avaliar o ciclo da marcha são os parâmetros espaço-temporais. Distância e tempo são definidos como medidas lineares. São elas que fornecem as bases para as avaliações cinemáticas e cinéticas do ciclo (15).
Os principais fatores espaço-temporais avaliados são o percentual do ciclo da marcha, comprimento do passo, comprimento da passada, tempo de ciclo, velocidade e cadência da marcha:
Percentual do Ciclo - Porcentagem do ciclo da marcha em que ocorreu cada
Comprimento do passo – Distância medida entre um ponto de referência do
membro e o mesmo ponto no membro oposto durante o duplo apoio. Convencionalmente se utiliza o ponto de toque do calcanhar ao solo.
Comprimento da passada - Comprimento da distância percorrida durante dois
toques sucessivos do mesmo pé.
Tempo de Ciclo – Tempo utilizado para o decurso de um ciclo completo da
marcha.
Velocidade - Média da velocidade ao longo do plano de progressão. Cadência - Número de passos por intervalo de tempo.
A Cinemática é um dos ramos da mecânica que estuda os movimentos dos corpos. Na biomecânica humana, é a parte que quantifica o movimento. Nela está contido o estudo da trajetória dos corpos, deslocamento angular, velocidade e aceleração. É a responsável pela aquisição e a elaboração numérica das variáveis, que definem o movimento no espaço dos vários seguimentos do corpo. Para o estudo cinemático devemos dividir, didaticamente, os membros por segmentos, e levar em consideração os planos espaciais (16).
1.3 - BIOMECÂNICA DO JOELHO NA MARCHA
No joelho, no plano sagital, ocorrem dois picos de onda de flexão. A primeira onda de flexão ocorre na fase de apoio, tendo como a principal finalidade a absorção do choque, auxiliando a transferência de peso e encurtando efetivamente o comprimento do membro, para evitar a translação vertical excessiva do centro de gravidade. O pico ocorre no duplo apoio inicial, momento do desprendimento do pé oposto. A fonte mecânica para essa absorção de choque é a contração excêntrica do quadríceps, que permanece ativo até que o vetor da força de reação do solo passe à frente do joelho, criando uma força de extensão e levando a articulação do joelho de volta à extensão, no médio apoio. Esta primeira onda de flexão é de menor magnitude ou pode não ocorrer em velocidades baixas, acontecendo o oposto em velocidades mais altas (16).
A segunda onda de flexão é necessária para liberar a passagem do pé na fase inicial do balanço. A flexão do joelho começa após o término do apoio simples, quando o calcanhar começa a se elevar do chão, e precede o início da flexão do quadril, que ocorre no toque do pé oposto. A flexão do joelho ocorre rapidamente, começando logo após o desprendimento do calcâneo e atingindo o máximo na fase de balanço, quando o pé em balanço ultrapassa o pé oposto. Essa flexão encurta efetivamente o membro, impedindo seu arrasto durante a fase de balanço. A articulação do joelho é rapidamente estendida por atividade concêntrica do quadríceps somada à ação de pêndulo do membro, atingindo a extensão quase total (16).
Em indivíduos com alinhamento normal do membro inferior, no plano frontal, o joelho é levemente varizado, durante a parte central da fase de apoio, e levemente valgizado a partir da metade da fase de balaço. No plano transverso, no início da fase de apoio, o joelho está levemente rodado externamente e, subsequente ao final da fase de apoio, passa a estar rodado internamente, reagindo ao máximo de encurtamento antes da retirada do pé (toe-off). Em seguida, ocorre retorno a rotação externa, momento em que o joelho está fletido na fase de balanço (16). A figura 2 demonstra a variação angular do joelho nos planos espaciais.
Figura 2 -‐ Cinemática Angular do Joelho. Plano frontal valores positivos para varo, flexão e rotação externa.
(Fonte: Giannini S. In: Terminology, Parametrization and Nomalization in Gait analysis: methodologies and clinical applications.)
Um dos indicadores muito estudados na biomecânica e a sua relação com a carga sobre o membro inferior na marcha são as variações da rotação do pé, o chamado
toe-off ou toe-in. O toe-out ou toe-in são utilizados como marcadores de rotação de todo o
membro inferior. A rotação do membro inferior é realizada pela somatória da rotação do quadril, joelho e tornozelo. O quadril é o principal responsável pela rotação do membro, devido a sua forma esferóide, diferentemente do joelho e tornozelo que são articulações do tipo dobradiça com maior amplitude no plano sagital. A variação angular, ou seja, arco de movimento de rotação do pé ao longo do ciclo da marcha ocorre em cerca de 8 a 10 graus. Inicia-se com rotação interna e, após leve redução angular, e seguindo a resposta à carga, retorna aos valores de leve rotação externa que se segue até o final do duplo apoio. Em seguida, apresenta o seu maior pico de rotação interna, próximo a retirada do pé do solo, quando então chega a valores de leve rotação externa no inicio da fase de balanço. Ao final, este entra em rotação interna para, juntamente com a inversão do calcâneo, realizar a absorção do impacto inicial (16). A figura 3 demonstra a cinemática angular rotacional do pé na fase de apoio.
Figura 3 -‐ Cinemática Angular de Rotação do Pé. (Fonte: Giannini S.In: Terminology, Parametrization and
Outra ferramenta fundamental no estudo da marcha é a cinética, que estuda as forças que causam os movimentos (17). Para a mensuração de forma direta destas forças, seria necessário fazer o implante cirúrgico de transdutores, porém esta técnica tem seu uso restrito em animais de experimento. Tendo uma boa descrição da cinemática, dos dados antropométricos e da força externa é possível calcular a força de reação articular e os momentos articulares. Este resultado é calculado como uma solução inversa para resultados de forças intrarticulares.
Para definir as forças que atuam em cada seguimento do corpo e, principalmente, nas áreas de maior interesse, como no caso do presente trabalho o seguimento articular, o estudo do momento articular é uma ferramenta fundamental para a mensuração das diversas reações mecânicas e biológicas deste seguimento.
Momento da força é uma grandeza física que representa a magnitude da força aplicada a um sistema rotacional a uma determinada distância do eixo de rotação. Matematicamente, é definido pela multiplicação da força pela distância entre o ponto de aplicação desta força e do centro de rotação do sistema (17).
As articulações são consideradas, essencialmente, sistemas rotacionais e apresentam movimentação complexa nos três planos espaciais. Esta movimentação é denominada grau de liberdade. Considerando os graus de liberdade, determinamos o ponto fixo de rotação para cada plano espacial em análise e, a partir deste ponto, realiza-se a mensuração do momento articular. No joelho, encontramos certa variabilidade quanto ao módulo desta grandeza, mesmo em indivíduos saudáveis, particularmente quando se avalia os momentos adutor-abdutor no plano frontal e os momentos de rotação interna-externa no plano transverso.
A avaliação do momento tem se tornado uma ferramenta cada vez mais estudada e com elevado grau de confiabilidade para comparação de indivíduos normais com indivíduos com padrões de marcha alterada. Para que isto ocorra são feitas homogeneizações para diferentes indivíduos levando-se em consideração o peso e altura. Moiso et. al. estudaram formas de normalização dividindo o momento articular pela
massa corpórea (Nm/kg) ou ainda dividindo o momento articular pela massa corpórea vezes a estatura (Nm/Kg.h) (18).
As forças que atuam em um seguimento corporal podem ser influenciadas por diversos fatores que vão além do alinhamento do membro, como o controle subconsciente da posição de seguimentos do membro, contração ativa do músculo, estabilidade passiva das partes moles, bem como a velocidade da marcha. As cargas que são geradas durante o carregamento dinâmico são substancialmente maiores que as cargas que podem ser geradas durante o apoio estático (19).
No plano sagital de movimento, as forças que atuam no joelho são produzidas pelo momento do plano sagital relacionado a reação ao solo somados ao braço de momento de força do quadríceps ou isquiotibiais para estimar a força necessária para gerar o arco de flexo-extensão do joelho (20). No joelho, no plano sagital, durante a primeira fase da marcha, o momento articular é extensor, estando a frente da articulação por curto período de tempo. Em seguida, a meio caminho da fase de apoio, este passa a ser flexor, permitindo que o joelho entre em flexão até metade da fase de apoio. Segue-se o momento extensor, fazendo com que o joelho inicie extensão antes da retirada do pé do solo. Ao final da fase de apoio, tem-se novo momento flexor, por curto período e com menor magnitude que o primeiro. Logo, no final da fase de balanço, este vetor desacelera a extensão do joelho, antes do novo contato do calcâneo (18,21–23).
Alguns autores denominam de forma oposta os picos de momento no plano sagital, utilizando a denominação de momento interno articular, ou seja, um momento flexor externo apresenta um vetor de momento extensor interno em igual magnitude e direção oposta. Para facilitar o estudo, permitindo comparações entre os mesmos, a fase de apoio pode ser dividia em duas metades, onde os picos mais importantes de momento, no plano sagital, ocorrem de forma oposta em relação a posição espacial do joelho. Kaufman e cols. denominaram os momentos no plano sagital do joelho, afirmando que a articulação experimenta um pico de momento flexor no início do ciclo durante do toque do calcâneo até a fase de resposta a carga (entre 0-5%), seguindo-se um momento extensor que proporcionam estabilidade do joelho (entre 10-20% do ciclo
de marcha). Então, durante a última metade da fase de apoio, ocorre um novo momento flexor, em maior magnitude em relação ao primeiro (30-60% ciclo de marcha) (3,24,25). A Figura 4 demonstra o gráfico da variação de intensidade e localização espacial do momento flexo-extensor.
Figura 4 -‐ Momento Flexo-‐Extensor do Joelho. (Fonte: Giannini S. In: Terminology, Parametrization and
Nomalization in Gait analysis: methodologies and clinical applications.)
No plano frontal, o momento apresenta maior variação de um indivíduo para outro, em relação à sua magnitude. Em indivíduos com alinhamento normal, a forma de sua curva se caracteriza por um vetor que se inicia com pequeno momento abdutor e segue como momento predominante adutor durante a fase de apoio (18).
Johnson já indicava que em relação ao joelho, o vetor de força de reação ao solo passa medialmente em relação ao centro do joelho mesmo em joelhos normais, indicando um maior carregamento dinâmico no compartimento medial do joelho (26). A Figura 5 demonstra a passagem do vetor do eixo de carga medialmente ao joelho, criando o momento adutor externo em relação ao centro da articulação do joelho, tendendo a varização da articulação.
Figura 5 -‐ Cinética do Joelho Plano frontal -‐ Momento Adutor/Abdutor. O vetor passa medialmente ao joelho, provocando tendência a varização em diferentes intensidades ao longo da marcha. (Fonte: Andriacchi TP. Dynamics of
Knee malalignment. Orthop Clin North Am. 1994;25:395-‐403 )
Estudos biomecânicos de joelhos normais define o eixo de carregamento dinâmico, durante a fase de apoio da marcha, como presente ao longo de uma linha originada do centro de gravidade do corpo ao aspecto medial da área de carga do pé. O momento adutor externo do joelho é caracterizado pelo vetor que tende a varizá-lo, e é criado durante a maior parte da fase de apoio da marcha. Ele é quantificado quando se mede a distância do centro da articulação do joelho e linha de eixo de carregamento dinâmico (27). A Figura 6 demonstra o gráfico da variação de intensidade e localização espacial dos momentos abdutor-adutor do joelho.
Figura 6 -‐ Momento Abdutor-‐Adutor do Joelho. (Fonte: Giannini S. In: Terminology, Parametrization and
Nomalization in Gait analysis: methodologies and clinical applications.)
Ao analisarmos conjuntamente os principais picos de momento nos planos sagital e plano frontal, podemos observar que os principais picos ocorrem em cada metade da fase de apoio da marcha. Para melhor entendimento e para facilitar a correlação entre eventos simultâneos, a fase de apoio pode ser divida em duas metades, denominas apoio precoce e apoio tardio. A primeira metade é caracterizada pela fase de resposta a carga, pela presença do pico de flexão do joelho da fase de apoio, pela presença do pico de momento flexor e pico precoce do momento adutor. A fase de apoio tardia é caracterizada pelo apoio médio e pré-balanço, pela presença do pico do ângulo de extensão do joelho, pico do momento extensor do joelho, e pelo pico tardio do momento adutor (28–30).
1.4 - MOMENTO ADUTOR EXTERNO E DISTRIBUIÇÃO DE CARGA
Para avaliação da distribuição de carga entre os compartimentos do joelho, foi testada a confiabilidade da utilização do momento adutor externo do joelho. É demonstrado, com relativa confiança, que o pico do momento adutor é apropriado para
distinguir diferenças no carregamento, tanto após intervenções nos mesmos indivíduos quanto entre sujeitos distintos (31).
Avaliando indivíduos saudáveis, Kabada e cols. testaram 40 indivíduos em dias separados e reportaram que o momento adutor era altamente confiável. Andrews e cols. testaram 11 sujeitos saudáveis também em dias separados e obtiveram a mesma resposta (32,33).
Diversos fatores podem influir nos resultados dos momentos articulares. Nas patologias do joelho, os momentos articulares são modificados frequentemente devido à presença de fraqueza, dor ou instabilidade (34,35).
O momento adutor é um dos mais influenciados por estes fenômenos adaptativos. Relação inversa entre dor e momento adutor foi observada em alguns estudos, ou seja, quanto maior a dor, menor o momento adutor nos mesmos indivíduos. Isto foi atribuído a mecanismos de adaptação da marcha, que tentam buscar a proteção articular, por redução da carga articular (36,37).
As cargas que são geradas durante a marcha são substancialmente maiores que as cargas que podem ser geradas durante o apoio estático. A distribuição da carga durante o movimento pode ser influenciada por diversos fatores que vão além do alinhamento do membro, como, por exemplo, o controle subconsciente da posição do membro, da contração ativa do músculo, da estabilidade passiva das partes moles e ainda da velocidade da marcha.
Diversas adaptações e intervenções não cirúrgicas na biomecânica da marcha, como, por exemplo, a redução da velocidade, rotação externa do membro, inclinação do tronco, uso de órteses, palmilhas, e equipamentos de apoio à marcha como bengalas e muletas têm sido estudados na sua relação com o momento adutor e consequentemente na sua capacidade em reduzir a sobrecarga articular. (38).
Para que ocorra um modificação dos momentos articulares de forma significativa para redução da sobrecarga, é necessária a somatória de mais de um dos fatores acima. Isoladamente estes fatores não conseguem uma redução adequada da sobrecarga articular. Um dos exemplos é a tentativa de redução do carregamento do compartimento
medial através de modificações voluntárias em fatores cinéticos. A redução da velocidade pode ser capaz de reduzir o momento adutor, porém não de forma significativa. É necessário que a redução de velocidade seja acompanhada de uma aumento da rotação externa do membro (39).
Algumas outras formas de avaliação da carga sobre o joelho vêm se desenvolvendo. Kawakami et. al., após a associação de dados de análise da marcha com imagens em terceira dimensão, geradas por tomografia computadorizada, propuseram uma avaliação mais precisa do local de carregamento dinâmico no platô tibial. Foi possível também visualizar o local de carregamento não só no plano frontal, mas também no seu posicionamento ântero-posterior. Apesar do número pequeno de indivíduos submetidos à avaliação, foi possível concluir que o carregamento de indivíduos com OA do compartimento medial do joelho se localizava em uma área medial e posterior do platô medial (40). Após a realização de OPT valgizante, este lócus passou para uma área mais central da superfície articular (41).
Outra evidência importante é a ampliação dos estudos da relação da carga sobre o joelho com outros fenômenos biológicos da articulação, como com a gravidade de lesões cartilaginosas, com a reação do osso subcondral ou ainda com a presença de lesões meniscais. Jackson e cols. relacionaram o momento adutor externo positivamente com a espessura do osso subcondral, porém não demonstraram a mesma relação com a espessura da cartilagem (42). Diferentemente de Andriacchi e cols. que demonstraram que em joelhos saudáveis a cartilagem responde positivamente ao aumento da carga sobre joelho, aumentando a sua espessura. Já em indivíduos com OA, a reação da cartilagem é inversa, apresentando diminuição da espessura em indivíduos com o momento adutor elevado (43). O momento adutor pode ser utilizado como preditor de progressão radiográfica de OA e também está fortemente relacionado à progressão da patologia (44–46).
1.5 - OSTEOTOMIA PROXIMAL DE TÍBIA (OPT)
Com avanço da OA e após a falha dos tratamentos conservadores, a OPT se consagra como o procedimento usado classicamente para tratamento da OA unicompartimental secundária a deformidades angulares do joelho (3,47–49).
O seu espectro de indicação tem sido ampliado graças aos novos avanços no tratamento das lesões condrais e ligamentares do joelho (47,50). A osteotomia de tíbia proximal, para tratamento da OA do joelho, foi primeiramente descrita por Jackson. Era inicialmente realizada distalmente a tuberosidade anterior da tíbia. Coventry em seguida passou a realizá-la proximalmente à esta (51). Já Wardle desenvolveu a sua técnica realizando a osteotomia entre a junção do terço superior e do meio do eixo da tíbia (52).
Quanto à maneira de realização do corte ou da confecção da cunha, as osteotomias corretivas realizadas na tíbia são de três tipos: em cunha de fechamento, realizada na porção proximal lateral de tíbia, em cunha de abertura medial, ou ainda osteotomia em cúpula. Variações existem em relação a localização (supra ou infratuberositária), maneira de abertura da cunha (aguda ou progressiva – hemicalostase), e pela forma de fixação empregada. As formas de fixação podem ser em placas e parafusos, grampos, pinos de Steinmann, fios de Kirschner cruzados, clampes de compressão de Charnley e fixadores externos monolaterais ou circulares (52).
A OPT é considerada uma cirurgia de sucesso em curto e médio prazo. Existem muitas variações de taxas de sobrevida do procedimento demonstradas na literatura. As taxas de bons resultados da OPT diminuem com o tempo, variando de 73 a 97% em 5 anos, 51 a 96% em 10 anos, e 39 a 87% em 15 anos. Em média, em 10 anos, 65% dos pacientes apresentam insatisfação e 74% são convertidos para artroplastia após 15 anos (53,54).
Especial atenção tem sido dada à manutenção do alinhamento em valgo no primeiro ano após o procedimento como um dos principais fatores preditores de bom resultado em longo prazo (54).
Além da manutenção do alinhamento em valgo, são considerados fatores relacionados aos maus resultados da OPT: história de trauma, meniscopatias, estágio de deterioração osteoartrósica, subcorreção da deformidade, elevado índice de massa corpórea (IMC), ângulo de varismo acima de 9º no pré-operatório, aumento da idade, presença de duplo ou triplo varismo, presença de flexo, importante instabilidade ligamentar e não união no local da osteotomia. O único fator que pode ser controlado durante a intervenção cirúrgica da OPT é o alinhamento do joelho. A seleção cuidadosa do paciente é essencial para alcançar bons resultados (53,55–58).
1.6 - VARIÁVEIS DA MARCHA E OPT
Na investigação das causas de recidiva da deformidade e de maus resultados clínicos após a realização da OPT, a avaliação dinâmica do joelho tem sido usada como uma ferramenta fundamental. O momento adutor tem sido relacionando a outros fenômenos biomecânicos da marcha, ao alinhamento estático, dentre outros para avaliar o potencial de recidiva dos sintomas ou da deformidade após a OPT (9,18,56,59–63)
As modificações do padrão da marcha estudadas em pacientes com OA, sendo elas adaptativas ou evolutivas, como, por exemplo, o aumento da rotação externa, redução da velocidade, reduções do arco de flexo-extensão do joelho, bem como modificação dos momentos no plano sagital e frontal, passaram, então, a ser mais exploradas também após a realização de OPT (21,64,65).
A hipocorreção da deformidade é fator classicamente relacionado a recidiva da deformidade e dos sintomas. A perda precoce do alinhamento pode ser predita pela
recidiva de elevados valores do momento adutor do joelho antes do aparecimento de sintomas. (59–61).
1.7 - RELAÇÃO CLÍNICO-FUNCIONAL , OPT E MARCHA
As pesquisas ainda apresentam divergências ou resultados não expressivos de quais modificações na biomecânica do joelho estariam mais relacionadas a melhora clínica após OPT. Para dirimir as divergências, a literatura vem apresentando cada vez mais estudos que relacionam intervenções cirúrgicas, análise da marcha e avaliação clínico-funcional, baseada em escores (59–61).
Dentre os principais escores para análise de intervenções em indivíduos com OA de joelho, utilizamos em nossa pesquisa o The Knee Society Score – KSS. Insall e cols. desenvolveram o Knee Society Score, que combina informações subjetivas e objetivas do paciente e separa o escore em duas partes. A primeira parte avalia o quadro clínico quanto à intensidade da dor, amplitude de movimento e estabilidade no plano ântero-posterior e médio-lateral, deformidades em flexão, contraturas e mau alinhamento. A segunda parte está relacionada ao escore funcional do paciente (habilidade em caminhar, subir e descer escadas) (66,67).
Existe controvérsia na literatura se a melhora dos sintomas dos indivíduos submetidos ao procedimento se deve a realização da correção do varismo pelos parâmetros estáticos, ou se devido a correção dos valores de varo dinâmico (64).
O que dificulta os estudos de correlação entre a melhora clínica e fatores relacionados a biomecânica da marcha é o fato de existir uma grande quantidade de fatores intervenientes, como gravidade da OA, tratamentos concomitantes, realização ou não de protocolos de reabilitação, tempo de avaliação, fatores adaptativos da marcha, dentre outros. (64,68).
Apesar dos poucos estudos de correlação entre resultados clínicos, radiográficos e biomecânicos da marcha, principalmente de relação entre resultados clínicos,
alinhamento e momento adutor externo, foi observado, em estudo longitudinais, com seguimento de até 6 anos, que os paciente submetidos a OPT, com ou sem reconstrução ligamentar associada, apresentam bons resultados clínicos neste período e com grande associação entre redução do momento adutor, melhora do alinhamento e melhora na avaliação clínico-funcional. É possível inferir também que, apesar desta ótima correlação, o decréscimo dos ganhos clínicos e biomecânicos podem ocorrer logo após dois anos de cirurgia. (23,45,59,69).
1.8 - RELAÇÃO ENTRE MARCHA E OPT NO PLANO FRONTAL
Incialmente, no estudo do momento adutor do joelho e a na sua relação com a OPT, permanecia controverso os diversos aspectos de suas relações. Nos primeiros trabalhos demonstrados, Prodromos e Wang, ao avaliarem 21 pacientes, concluíram que havia queda do momento adutor do joelho de todos os pacientes submetidos à OPT. Porém mostrou que em alguns pacientes, apesar da redução, o momento adutor permanecia relativamente elevado. (>4Nm/Kg,) Apesar de ter relação com resultados clínicos, havia pouca relação entre o grau de alinhamento do eixo mecânico no pós-operatório e o momento adutor (59,60). Goh e cols. contestaram os resultados de Prodromos, demonstrando que 57% dos pacientes permaneceram com momento adutor elevado e, mesmo assim, mantiveram bons resultados clínicos em 2 anos (61).
Segundo Schultz e cols., 30% dos pacientes com deformidade em varo e artrose medial do joelho tiveram aumento do momento adutor no pós-operatório, independente do padrão de alinhamento pré e pós-operatório, e permanecem com elevado momento adutor, a despeito do tratamento cirúrgico com osteotomia valgizante de tíbia. Nestes pacientes, foi verificado o maior risco de reagudização dos sintomas e reafirmada a necessidade de sobrecorreção nos pacientes com momento adutor elevado (62).
Wada e cols. observaram a redução do momento adutor de todos os 32 pacientes operados com gonartrose medial num período de 6 meses. Após esse período, os valores iniciaram subida, e o pico do momento adutor teve relação com o grau do alinhamento
varo e valgo e com a posição de rotação do pé durante a marcha, mas ainda sem relação com o comprimento do passo e velocidade da marcha. Porém, após 6 anos de avaliação, apenas o alinhamento tinha relação com os resultados clínicos, excluindo o momento adutor como fator prognóstico. Ele ainda avaliou que o maior pico adutor ocorreu na fase inicial da fase de apoio da marcha por volta de 38% +/- 11% da fase de apoio. Porém sua afirmação mais contundente é de que o momento adutor não mudaria significativamente após a cirurgia em pacientes com elevado momento adutor. Os pacientes com baixo momento adutor permaneceram com valores baixos nos primeiros 6 meses, porém, gradualmente, esses valores foram subindo (56).
Isto é realçado por Specogna e cols., que em estudo radiográfico e biomecânico afirma que o pico de momento adutor é apenas relacionado moderadamente com o ângulo do eixo mecânico e indiferente ao status de carregamento de peso (63).
Já Shaw e cols. são mais radicais em seus estudos, afirmando que o fator necessário para um descarregamento adequado seria uma sobrecorreção de 25 graus de alinhamento em valgo, porém enfatiza que seria inaceitável, do ponto de vista estético, para a maioria dos pacientes (11).
Atualmente sabe-se que a OPT, apesar de se basear exclusivamente no alinhamento do membro inferior no plano frontal, é capaz de produzir uma importante redução no varo dinâmico, bem com reduzir a carga sobre o compartimento medial afetado, consequentemente reduzindo o risco de dano a cartilagem articular deste compartimento. (23,70).
1.9 - RELAÇÃO ENTRE MARCHA E OPT NO PLANO TRANSVERSO
Conforme citado anteriormente, a cinemática do plano transverso apresenta um importante mecanismo adaptativo para paciente com OA, bastante discutido, que é a rotação do membro, avaliado pela rotação do pé (toe-out/toe-in) (64,68).
Ueda e cols. relacionaram velocidades diferentes e ângulos de rotação do pé. Indivíduos com marcha em rotação externa apresentaram altos primeiros picos de momento adutor e baixo segundo picos. Um ângulo de rotação externa do pé ideal para que se reduza o momento adutor de forma significativa seria acima de 12,4º, que é mais do que o normal na maioria das pessoas (39).
Uma das explicações para a redução do momento adutor em membros com rotação externa (toe-out) é que os membros em rotação interna (toe-in) apresentam, com frequência, a chamada co-contração medial. Este fenômeno se dá pela incoordenação de contração das musculaturas dos isquiotibiais mediais e gastrocnêmio medial, que passam a se contrair simultaneamente, durante a fase de apoio em indivíduos com OA. A co-contração provoca aumento das forças de compressão do compartimento interno do joelho, e está intimamente relacionada com o aumento da rotação interna do membro. O inverso também ocorre com o movimento de rotação externa, aumentando a co-contração de isquiotibiais e gastrocnêmio lateral (71–74).
Outra explicação encontrada para redução do pico de momento adutor foi dada por Jenkyn e cols., ao demonstrarem que a rotação externa transfere o eixo de grande parte do carregamento do plano frontal para o plano sagital, caracterizado mecanicamente pela redução do momento adutor e simultâneo aumento do momento flexor no plano sagital (21).
Além da forte correlação entre alinhamento do eixo, redução do ângulo de varo e redução do momento adutor, uma importante correlação tem sido demonstrada recentemente, que é a correlação forte entre a melhora do alinhamento anatômico e redução do pico de momento de rotação interna do joelho. (23).
1.10 - RELAÇÃO ENTRE MARCHA E OPT NO PLANO SAGITAL
Apresar dos principais movimentos articulares do joelho ocorrem no plano sagital, existem poucos estudos que relacionam OPT e alterações cinéticas neste plano de
movimento. Na avaliação cinemática angular, alguns trabalhos versam sobre uma das complicações mais frequentes ocorridas no pós-operatório de OPT, a presença de flexo, ou incapacidade de extensão completa do joelho. Os pacientes com OA mais grave apresentam esta tendência que pode ser agravada no pós-operatório de OPT. A principal explicação deste perda de extensão, na avaliação clínico-funcional, se deve ao aumento inadvertido do slop tibial (inclinação da porção articular da tíbia, vista no perfil) durante o ato cirúrgico. Para evitar tal complicação, a aplicação da placa de fixação deve ser em posição mais posterior, deixando o gap posterior cerca de 2 vezes maior que o gap anterior (75). A literatura carece de estudos que avaliem os parâmetros da biomecânica da marcha com protocolo de reabilitação da cirurgia, afim de se distinguir se esta complicação está relacionada também à redução da extensão durante a marcha e a eventuais piora dos resultados clinico-funcionais.
Já no estudo cinético, também conforme citado anteriormente, os pacientes com OA do compartimento medial do joelho apresentam elevado momento flexor em relação a indivíduos saudáveis, caracterizado pela mudança de distribuição de carga, com transferência de parte da carga do plano frontal para o plano sagital. Estudos demonstram que as modificações cinéticas deste plano podem também ser melhor explicadas pela melhora clínica do paciente no pós-operatório, passando a utilizar de forma mais efetiva o quadríceps, do que relacionadas com a melhora do alinhamento do membro. (21,70).
1.11 - RELAÇÃO ENTRE MARCHA E PARTES MOLES DO JOELHO
Pacientes com OA apresentam, em diferente magnitudes, dois fenômenos musculares que interferem na distribuição da carga articular e no ângulo de flexo-extensão do joelho ao mesmo tempo. O primeiro deles é o fenômeno de quadríceps
avoidence, que pode ser traduzido como “impedimento ou ausência de ação do
quadríceps”. Este fenômeno se dá por disfunção neuromuscular, ainda não completamente explicada, caracterizado pela redução da força de ação do músculo
durante a fase de apoio da marcha, provocando sensação de fraqueza e instabilidade. O outro fenômeno muscular é a chamada ação de co-contração muscular. A co-contração é a ação simultânea inadvertida, incoordenada e inapropriada de dois grupamentos musculares distintos em determinado momento da marcha. No joelho, as mais frequentes são as entre os isquiotibiais e o quadríceps, e entre os isquiotibiais e os gastrocnêmios. O primeiro, mais evidenciada entre a fase de reposta a carga e médio apoio, provoca redução do arco de movimento e rigidez. A segunda está relacionada a aumentos de força de compressão entre tíbia e fêmur nos compartimentos lateral e/ou medial, que ocorre na maior parte da fase de apoio (44).
Os fenômenos de quadríceps avoidance e co-contração estão intimamente relacionados. A co-contração, é considerada uma forma de compensar a fraqueza do quadríceps, na tentativa de estabilizar a articulação, causada pelo quadríceps avoidance. A co-contração está relacionada a elevados momentos flexores na fase de apoio precoce e redução do ângulo de flexo-extensão (29,72–74). Briem e cols. demostram que elevados índices de co-contração, mesmo após um ano de cirurgia, estão relacionados com elevados momentos adutores. (74).
Apesar dos fenômenos de co-contratação muscular se apresentarem como deletérios a distribuição de carga articular, deve-se sempre levar em consideração que o principal restritor à varização do joelho é a contração do músculo quadríceps (76).
Quanto ao papel dos ligamentos, poucos estudos demonstram a exata função de cada estrutura ligamentar responsável pelas alterações cinéticas e cinemáticas, em cada etapa da marcha, em indivíduos com ou sem mau alinhamento.
Na revisão dos estudos de cinéticos de indivíduos com lesão ligamentar isolada, vimos que os indivíduos com ligamento cruzado anterior deficiente (LCAD) e ligamento cruzado posterior deficiente (LCPD), porém sem OA e sem mau alinhamento, possuem reduzido momento flexor em boa parte dos indivíduos estudados. Ela é interpretada como uma tentativa de se evitar o quadríceps avoidance, fenômeno que aumenta a translação tibial, principalmente a translação anterior, o que acaba por aumentar a sensação de instabilidade (35).
Do ponto de vista cinemático, boa parte dos pacientes com o ligamento cruzado anterior deficiente (LCAD) sem OA e sem mau alinhamento apresentam arco de movimento de flexo-extensão normal e aumento da rotação externa durante parte do ciclo da marcha, podendo ter alinhamento em valgo do joelho durante a fase de apoio inicial. Estes fenômenos são demonstrados como possíveis mecanismos compensadores na tentativa de estabilizar a articulação (77).
Já indivíduos com deficiência com lesão de LCP isolada, com lassidão ligamentar clinicamente observada (LCPD), após a recuperação da fase aguda da lesão e restabelecimento ao padrão habitual de marcha, apresentam poucas modificações biomecânicas e neuromusculares na marcha (78).
Apesar desta possibilidade de angulação dinâmica em valgo, indivíduos com LCAD apresentem aumento da sobrecarga no compartimento medial em relações a indivíduos sem a lesão. A lesão amplia o risco de desenvolver OA, e multiplica ao se adicionar o risco provocado pelo mau alinhamento, formando, então, um ciclo vicioso entre sobrecarga medial, OA e mau-alinhamento (28).
O aumento do momento flexor observado nos indivíduos com OA, suplanta o reduzido momento flexor encontrado nos indivíduos com LCAD e LCPD sem OA ou mau-alinhamento e pode ser modificado pelo fortalecimento do quadríceps. (79). No plano frontal, o papel dos ligamentos é fornecer resistência ao momento adutor externo logo após o toque do calcanhar e durante o médio apoio da marcha, principalmente pelo complexo posterolateral e secundariamente pelo ligamento cruzado anterior (19,35). Ainda não está claro qual o papel da reconstrução ligamentar concomitante à OPT quanto às mudança da distribuição de carga no joelho. (23)
2 - OBJETIVOS
2.1 - Objetivo Geral
Avaliar variáveis biomecânicas e clinico-funcionais da marcha de pacientes com OA do compartimento medial do joelho submetidos à OPT.
2.2 - Objetivos Específicos
• Avaliar, em pacientes sintomáticos com artrose medial de joelho, a magnitude e principais modificações de importantes variáveis biomecânicas;
• Avaliar mudanças precoces nos parâmetros da marcha após a realização de Osteotomia Valgizante de Tibia Proximal (OPT).
3 - RESULTADOS
3.1 – Presentation Page
Title
Kinetic and kinematic early modifications in gait
after medial opening-wedge high tibial osteotomy.
Author names and affiliations
Hésojy Gley Pereira Vital da Silva1, Alessandro Rozim Zorzi2, Heglayne Pereira Vital da Silva3, João Batista de Miranda4
1 Department of Orthopedic and Traumatology, Faculty of Medical Science, State University of
Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil. hesojy@hotmail.com
2 Department of Orthopedics and Traumatology, Medical Science College, State University of Campinas,
Campinas, São Paulo, Brazil. alessandrozorzi@uol.com.br
3 Department of Clinical and Toxicological Analysis, School of Pharmaceutical Sciences, Federal
University of Rio Grande do Norte, Natal, Brazil. heglaynesilva@hotmail.com
4 Department of Orthopedics and Traumatology, Medical Science College, State University of
Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil. jotamiran@yahoo.com.br
Corresponding author
hesojy@hotmail.com
Phone Number: +5519991654909 Fax Number: +551937339022
Department of Orthopedics and Traumatology Faculty of Medical Sciences
State University of Campinas – UNICAMP 13083-970, Campinas, SP, Brazil.
3.2 - Abstract
Background. High tibial osteotomy (HTO) remains a popular surgical option for
symptomatic medial knee Osteoarthritis (OA). Although the biomechanical changes are proposed as OA adaptations, little is known about which of can be modified by HTO, whether they are able to provide normalization in primary gait parameters and how early these biomechanical changes can be detected. The aim of this study is to identify the early changes in biomechanical parameters during level walking after an HTO in a postoperative period of six months as compared to a control group.
Methods. The study was conducted on twenty-one patients with medial knee OA
submitted three-dimensional gait analysis preoperatively and six months after HTO surgery. Sixteen healthy individuals were selected for the study constituting the control group.
Results. Compared to control group, OA patients walked slower, shorter stride
length, higher flexion and varus knee angles, increased foot external rotation, and decreased extension angle in stance phase. A decreased knee flexion and extension angles were observed in swing phase. In knee moments evaluation we observed higher adductor and flexor moments. At postoperative period a significant reduction in knee varus, foot external rotation angles, adduction and flexion moments were verified. The flexion angle remained increased and a significant and important reduction in knee extension was observed in stance and swing phase. The extensor moment was significantly increased after HTO.
Conclusion. HTO improves coronal plane biomechanical parameters toward
normalization. Important changes in sagittal and transverse plane could represent change in load distribution, and insufficient rehabilitation.
Keywords: High tibial osteotomy, Opening wedge osteotomy, gait analysis,
3.3 - Introduction
Osteoarthritis (OA) is the most common form of arthritis and a major cause of pain and disability in older adults (80). Degenerative changes of the knee more frequently involve the entire joint, including medial, lateral and patella-femoral compartments (81). However, OA in the medial compartment is 5-10 times more frequent than in the lateral compartment in Western populations (37). Patients with OA of the medial compartment often have varus alignment, and the mechanical axis and load bearing pass through the medial compartment (82).
Among the few treatments available for symptomatic medial OA, high tibial osteotomy (HTO) remains a popular surgical option. The goals of HTO is to reduce knee pain by transferring weight-bearing loads to the relatively unaffected lateral compartment in varus knees and to delay the need for a knee replacement by slowing or stopping the destruction of the medial joint compartment (83). Many techniques have been described for HTO, either alone or in combination with other procedures. The two most commonly used HTO surgical techniques are the closing-wedge HTO with fibular osteotomy and the opening-wedge HTO with plate fixation (84,85).
Although the closing wedge HTO method has been the standard procedure for more than 30 years, recently, the opening-wedge HTO method has risen in popularity because of its easy technique, the possibility of multiplanar correction, concomitant treatment of chondral and knee ligament injuries, and the theoretical, easier subsequent total knee replacement as compared to the closing-wedge HTO method (86–89). Opening-wedge HTO shows good results in medium- and long-term follow-up studies, with success rates between 88.9 and 97% at 5 years and 74–89 % at 10 years of follow-up (84,90).
Studies on biomechanics analysis of gait suggest that the main changes caused by HTO occur in the coronal/frontal plane due to the decreasing the knee adduction moment (31,39,91). The dynamic knee loading evaluation has been used as a fundamental tool to determine good prognosis or deformity recurrence. However both the harmful and
beneficial effects on sagittal and axial planes are not clear. There is no consensus on the relationship between biomechanical changes and clinical success in the postoperative period. Although the biomechanical changes are proposed as OA adaptations, little is known about which of these can be modified by HTO, whether any of these changes are able to provide normalization in primary gait parameters and how early these biomechanical changes can be identified (59–61,65).
The aim of this study was to identify the early changes in biomechanical and clinical parameters during level walking on the three motion planes after an HTO surgery and in a postoperative period of six months among patients with medial OA as compared to a control group. The hypothesis of this study is that HTO surgery would result in important improvements in clinical and gait biomechanics parameters in OA patients even in the short-term, with postoperative results close to the control group ones.
3.4 - Methods
Subjects
The study was conducted on 21 patients with medial compartment knee OA osteoarthritis (OA group). These individuals had signs and symptoms of overload of the medial compartment of the knee associated with different degrees of varus deformity. The diagnosis was established based on clinical, radiographic and arthroscopy data. The OA group was evaluated two weeks prior to surgery (Preop), and six months postoperatively (Postop). All individuals involved in the study were recruited at the Clinical Hospital in the State University of Campinas, Campinas, Brazil, and signed the Free and Clarified Consent Term. The Human Research Ethics Committee of this institution, which complies with the Declaration of Helsinki, approved the study (Protocol number 697/2006). Exclusion criteria for this study was the presence of inflammatory arthritis, maximum age of 60 years old, limitation of knee extension greater than 15°, presence of flexion below 90°, varus deformity greater than 20°, systemic disease,
