Análise fotoelástica da distribuição de tensões no fêmur canino após inserção de haste femoral não cimentada: efeitos da orientação do implante

Abstract

Objetivou-se analisar e comparar as tensões internas geradas em diferentes pontos em modelo fotoelástico de fêmur canino, após inserção de haste femoral não cimentada, em três alinhamentos diferentes (neutro, varo e valgo). Para isso, foram confeccionados 15 modelos de fêmures em material fotoelástico com as hastes inseridas em alinhamento neutro (n= 5), varo (n= 5) e valgo (n= 5). O contorno do fêmur para confecção do modelo fotoelástico foi obtido por meio de imagem tomográfica em reconstrução 3D de um fêmur de cão adulto com aproximadamente 25 kg. Os 15 modelos fotoelásticos contendo a haste foram submetidos ao teste de compressão axial estática, no eixo axial de cada amostra, em máquina universal de ensaios. Foi aplicada força de 100 N, respeitando a resistência do material fotoelástico utilizado. As tensões internas (kPa) ao redor da haste femoral foram avaliadas em 19 pontos pré-determinados utilizando polariscópio de transmissão plana, determinandose pontos nos quais as hastes exerceram tensão sobre o modelo. Adicionalmente, a análise quantitativa da tensão suportada por cada um destes pontos foi comparada entre os diferentes alinhamentos. De forma geral houve maior concentração de tensões nas zonas 5, 3, e no ponto 8 da zona 4. Na região do calcar (zona 5), as hastes em alinhamento neutro apresentaram a maior tensão interna (kPa), apresentando valores de tensão diferentes das hastes em alinhamento varo e valgo no ponto 2, e diferente apenas do alinhamento varo nos pontos 3 e 4. Na extremidade distal da haste (zona 3), houve diferença entre os três alinhamentos nos pontos 9 e 10, sendo observada uma kPa decrescente para os alinhamentos valgo, neutro e varo no ponto 9, e crescente no ponto 10. Houve melhor distribuição das tensões internas nas hastes implantadas em alinhamento neutro. Na região do calcar, o alinhamento varo apresentou a menor tensão interna, o que pode estar relacionado à reabsorção óssea nessa região.

The purpose of the study was to analyze and compare the internal tensions generated at different points in a photoelastic model of the canine femur, after insertion of a cementless femoral stem, in three different alignments (neutral, varus and valgus). For this, 15 models of femurs were made in photoelastic material with the stem inserted in neutral alignment (n=5), varus (n=5) and valgus (n=5). The contour of the femur for making the photoelastic model was obtained through a tomographic image in 3D reconstruction of an adult dog femur weighing approximately 25 kg. The 15 photoelastic models containing the stem were submitted to a static axial compression test, on the axial axis of each sample, in a universal testing machine. A force of 100 N was applied, respecting the strength of the photoelastic material used. The internal tensions (kPa) around the femoral stem were evaluated at 19 predetermined points using a plane transmission polariscope, determining points at which the stem apply tension on the model. Additionally, the quantitative analysis of the stress supported by each of these points was compared between the different alignments. In general, there was a greater concentration of tensions in zones 5, 3, and point 8 of zone 4. In the calcar region (zone 5), the stem in neutral alignment presented the highest internal tension (kPa), with different tension values of the stem in varus and valgus alignment at point 2, and different only from the varus alignment at points 3 and 4. At the distal end of the stem (zone 3), there was a difference between the three alignments at points 9 and 10, with a decreasing kPa for the valgus, neutral and varus alignments at point 9, and increasing at point 10. There was a better distribution of internal stresses in the stems implanted in neutral alignment. In the calcar region, varus alignment presented the lowest internal tension, which may be related to bone resorption in this region.