Haste Intramedular - Uma Blindagem Parcial da Resposta Osteogênica no Pós-Estabilização de Fraturas Femurais

Abstract

Bone tissue is considered a living organism in constant transformation. Its architecture can remodel itself according to a new state of deformation to which it is subjected. The combination of the magnitude of strain with the number of cycles and the frequency of loading triggers the processes of tissue modeling and remodeling, whether by construction, reabsorption, or damage repair. Femoral fractures are quite common, especially in the elderly. The stabilization process is easily achieved by implanting a device known as an intramedullary nail. After implantation, the intramedullary nail begins to share the load with the bone and, as the fracture site recovers its mechanical properties, the nail gradually returns part of the load to the bone, but not all of it. Therefore, it is reasonable to question whether the mechanical stimulus to the osteogenic response may be reduced due to the partial strain shielding imposed by the nail on the bone. The ANSYS FE software was used to estimate the distribution of strains on the periosteal surface and in three average cross-sections of the femoral cortex. The loading protocol evaluated was daily walking. A complex loading model was replicated and adjusted, considering the main acting muscular forces. An equation was applied to the FE model to calculate and compare the mechanical stimulus to the osteogenic response between three cases of implanted stem with different materials and a fourth case of explanted stem. Despite the limitations of the applied model, the results showed that using low-stiffness materials for the intramedullary nail does not seem to have been sufficient to guarantee modeling and remodeling processes in certain regions of the femur, notably the proximal ones, for daily walking loading. Other types of repetitive physical activity, in addition to daily walking of reasonable distances, should be proposed to generate sufficient mechanical stimuli to the osteogenic response to maintain the entire femur healthy.

O tecido ósseo é considerado um organismo vivo em constante transformação. Sua arquitetura é capaz de remodelar-se em função de um novo estado de deformações ao qual for submetido. A combinação da magnitude de deformação com o número de ciclos e a frequência de carregamento aciona os processos de modelação e remodelação tecidual, seja por construção, reabsorção ou reparação de danos. Fraturas femorais são bastante comuns, principalmente em idosos. O processo de estabilização é facilmente alcançado com a implantação de um dispositivo conhecido como haste intramedular. Após implantada, haste intramedular passa a compartilhar carregamento com o osso e, à medida em que o site de fratura recupera suas propriedades mecânicas, a haste devolve gradativamente parte do carregamento ao osso, mas não todo. Então, é razoável questionar que o estímulo mecânico à resposta osteogênica possa ser reduzido, devido à blindagem parcial de deformação, imposta pela haste ao osso. O software de EF ANSYS foi utilizado para estimar a distribuição de deformações na superfície periosteal e em três seções transversais médias da cortical femoral. O protocolo de carregamento avaliado foi o de caminhada diária. Um modelo de carregamento complexo foi replicado e ajustado, considerando as principais forças musculares atuantes. Uma equação foi aplicada ao modelo de EF para calcular e comparar o estímulo mecânico à resposta osteogênica entre três casos de haste implantada com materiais diferentes e um quarto caso de haste explantada. Apesar das limitações do modelo aplicado, os resultados mostraram que a utilização de materiais de baixa rigidez para a haste intramedular parece não ter sido suficiente para garantir processos de modelação e remodelação em determinadas regiões do fêmur, notadamente as proximais, para o carregamento de caminhada diária. Outros tipos de atividade física repetitiva, além da caminhada diária de distâncias razoáveis, devem ser propostos para que em conjunto possam gerar estímulos mecânicos suficientes à resposta osteogênica para manter todo o femur são.