Ensaios mecânicos e estudo histológico da interface dos implantes vertebrais

• Main Author: José Roberto Benites Vendrame
• Other Authors: Helton Luiz Aparecido Defino
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2006
• Subjects: Cirurgia de coluna; Interface implante-osso; Parafuso pedicular; Técnica de implantação.; Bone-screw interface; Implantation technique; Pedicle screw; Spine surgery
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17142/tde-29062007-142851/

A cirurgia da coluna vertebral tem se desenvolvido muito nos últimos anos em decorrência da evolução dos sistemas de fixação. O comportamento da interface do parafuso com o osso continua sendo um aspecto não muito dominado. Como o parafuso é a âncora de sustentação, o trabalho procura investigar as técnicas de introdução do parafuso pedicular. Para atingir esse objetivo desenvolvemos o trabalho por meio de estudo com ensaios mecânicos de arrancamento e estudo histológico. Dois tipos de parafusos pediculares foram utilizados: parafuso pedicular do sistema USIS (Ulrich) e parafuso pedicular do sistema USS (Synthes). Os ensaios de arrancamento foram realizados em corpos de prova de madeira e poliuretano. O estudo histológico foi realizado em vértebras lombares de cadáver humano. No estudo envolvendo o parafuso USIS, foram testados os seguintes parâmetros: orifícios feitos com sonda e orifícios feitos com broca, todos do mesmo diâmetro do diâmetro interno do parafuso. Também foi testado o efeito do macheamento em relação ao não macheamento, nos orifícios feitos com broca. No estudo com os parafusos USS foram testados o efeito do diâmetro do orifício piloto tanto no estudo histológico como no arrancamento. No arrancamento destes parafusos também foi testado o efeito do tipo de orifício feito com sonda e com broca. O trabalho foi dividido em etapas: Primeira etapa foi o estudo de arrancamento do parafuso USIS; segunda etapa, estudo histológico de vértebra instrumentada com parafuso USIS, esta parte do trabalho foi constituída por análise de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura; terceira etapa foi o arrancamento do parafuso USS; e quarta etapa foi o estudo histológico de vértebra instrumentada com parafuso USS. Os resultados da primeira etapa demonstraram que sonda teve efeito melhor do que broca, porque o resultado dos ensaios de arrancamento nos orifícios feitos com sondas teve maior força de arrancamento do que nos orifícios feitos por brocas. Na segunda etapa, análise histológica, verificou-se que os orifícios feitos por sonda apresentaram-se menores e com menor índice de fragmentação ao redor dos orifícios. Esses feitos tiveram diferença estatística significante, tanto na primeira, quanto na segunda etapa. Com relação ao macheamento não foi constatada diferença entre o não macheamento, em nenhuma das duas etapas. Na terceira etapa foi observado que, quando o orifício piloto ultrapassa o diâmetro interno do parafuso, ocorre tendência de queda na força de arrancamento de modo significativo, enquanto que orifício menor que o orifício piloto não tende a causar muita diferença na força de arrancamento em relação ao orifício correspondente ao diâmetro interno do parafuso. Também foi observado que o orifício feito com sonda oferece melhor força de ancoragem do que orifício feito com broca. Na quarta etapa foi constatado que quanto menor a broca para abrir o orifício piloto, menor o diâmetro do orifício, e não houve diferença significativa quanto ao índice de fragmentação ao redor do orifício entre os diferentes tamanhos de broca. Como conclusão pode-se dizer que sonda é melhor para se fazer o orifício piloto, uma vez que alarga menos o orifício, lesa menos as trabéculas ao redor do orifício e proporciona maior força de ancoragem do que broca. Também se pode concluir que o instrumental de menor diâmetro para abertura do orifício piloto é melhor, e o ponto crítico seria o diâmetro interno do parafuso. Não se deve fazer orifício piloto com instrumento de diâmetro maior que o diâmetro interno do parafuso. Não se constatou vantagem em relação ao fato de realizar ou deixar de realizar o macheamento. === Spine surgery has developed a lot in the last years because of the evolution of the fixation system. The behavior of a screw in the bone is still unknown in many ways. Because the screw is the anchor of sustentation, this work tries to find the answers involving the pedicle screw fixation. To reach this objective we developed this work based on mechanical and histological studies. Two kinds of pedicle screws were used: pedicle screw of the USIS (Ulrich) and pedicle screw of the USS system (Synthes). The pullout tests were made in wood and polyurethane. The histological study was done in lumbar vertebra of humans. In the study about the USIS screw, the follow parameters were tested: hole done with probe and hole done with drill, all of the same inner diameter of the screw. The effect of tapping and not tapping the hole done with drill was tested. In the USS screw study, the effect of the diameter pilot hole in the pullout tests and its historical analysis was seen. In the pullout tests of these screws, both kind of holes done with probes and a drill were tested. The work was divided into stages; first stage was the study of the pullout of the USIS screw; second stage was two studies, a light-microscopic one and a sweeping-electronic-microscope one of the slides of the instrumented vertebra with USIS screws; third stage was the study of the USS screws pullout comparing the relationship between the diameter of the holes and the inner diameter of the screw together with the type of hole (drill and probe); fourth stage was light-microscopic histological study of the instrumented vertebras which had had USIS screws. Results of the first stage showed that probes were more efficient than drills because the mechanical tests of pullouts from probe-made-holes showed the need of the use of a stronger force. In the second stage, a light-microscopic analysis showed that probe-made-holes had a lesser minimum diameter and a lower index of fragmentation than drill-made holes. With relation to the tapping, there was no difference between the holes. Under electronic microscope sweeping, it was seen that probes betters compact the bone around the screw. In the third stage, it was seen that when 9 the pilot orifice was greater than the screws internal diameter a significantly lower force was needed for pullout, while when the pilot orifice was smaller it did not significantly increase the force needed. It was also seen that probe-made-holes had a better anchorage than the drill-made-holes. In the fourth stage, the histological analysis of the slides done with light-microscopy showed that the smaller the diameter of the drill the smaller minimum diameter; there was no significant difference between fragmentation indexes. Conclusion: Probes are better than drills to make a pilot hole because they cause less damage to the surrounding bone and give a stronger anchorage for the screw; the smaller the instrument used to make the pilot hole, better will be the strength of the screws anchorage; the critical point which the hole must not exceed is the internal diameter of the screw. Tapping, or not, makes no difference to the anchorage.