Biomecânica da articulação tibiotársica - nativa versus artroplástica

• Autor(a) principal: Alberto, Francisco Luís Caiano
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/22345
• topic: Engenharia mecânica; Biomecânica; Artroplastia; Implantes ortopédicos; Método do elemento finito

A artrodese, operação cirúrgica que consiste na imobilização de uma articulação através da fusão óssea, era a solução preferida para reparar lesões graves na articulação do tornozelo. No entanto, esta solução apresenta uma grande limitação relacionada com falta de mobilidade na articulação, o que limita fortemente o aspeto da mobilidade e qualidade de vida dos pacientes. Assim, surge mais recentemente a artroplastia da articulação tibiotársica como uma solução para manter a mobilidade da articulação. No entanto, apesar de os primeiros modelos de implantes para a articulação tibiotársica terem surgido há mais de 30 anos, e ter existido uma evolução contínua do seu design e materiais continuam a existir problemas associados a artroplastia desta articulação normalmente associada a elevados níveis de insucesso. Assim, o objetivo da presente dissertação foi realizar uma caracterização biomecânica do ponto de vista estrutural da articulação nativa e protésica com um dos implantes de última geração, por forma a melhor conhecer o comportamento das estruturas ósseas adjacente e identi car possíveis riscos para o sucesso deste procedimento tais como; sobrecarga localizada associada ao efeito de fratura óssea por fadiga ou efeito de stress-shielding normalmente associado à reabsorção óssea a termo em torno de implantes. Foram assim desenvolvidos modelos geométricos da articulação tibiotársica a partir de imagens de ressonância magnética de um paciente com a articulação saudável. Posteriormente com base nesta informação geométrica foram desenvolvidos modelos de elementos nitos da articulação nativa primeiramente e depois da protésica após reconstrução geométrica dos componentes do implante Salto Talaris ® Total Ankle Prosthesis. Com base nestes modelos foram analisadas duas condições de ligação do implante ao osso; uma em atrito representativa de uma condição pós operatória, e rigidamente ligado ao osso representativa de uma situação clinica de longo termo. A estes modelos foram aplicadas condições de carga e fronteiras representativas do ciclo de marcha e da corrida para três posições angulares distintas da articulação. Os resultados obtidos evidenciam que nem a tíbia nem o tálus são imunes a introdução do implante, pois ambas as estruturas ósseas exibem alterações signi cativas nos níveis de deformação óssea aquando da artroplastia. Na situação pós-operatória os níveis de deformação no osso esponjoso e cortical foram em determinadas localizações bastantes superiores aos níveis de deformação da articulação intacta. Este aumento do nível de deformação por sobrecarga localizada pode ser associado a um risco de fratura óssea por efeito de cargas cíclicas ou seja de fadiga. Assim, será de todo conveniente nesta situação pós operatória que o paciente realize apenas carga parcial sobre a articulação por forma a reduzir o risco identi cado, isto pode ser feito com a utilização de muletas. Ainda na situação pós-operatória, para o ciclo de marcha do caminhar os micromovimentos entre o implante e os osso foram bastante reduzidos e inferiores ao limite para a promoção da adesão óssea, evidenciado o favorável design do implante, Durante a corrida, no tálus o valor dos micromovimentos está acima do valor limite para o risco de não osteointegração, o que poderá levar à migração do implante. Já na situação de longo termo, em que é suposto uma ligação rígida do implante ao osso, foram identi cadas regiões em que os níveis de deformação no osso foram inferiores aos observados na articulação intacta, estando portanto associado um efeito de stress-shielding e logo de reabsorção óssea. No entanto a magnitude das reduções de deformação observadas não parecem por si só sufi cientes para que este fenómeno possa apresentar um risco real. Igualmente os níveis das tensões de vonMises identi cados nos diferentes componentes do implante foram sempre inferiores às tensões limite de fadiga dos respetivos materiais, pelo que o risco de dano do implante é reduzido. Podemos assim concluir que do ponto de vista estrutural os riscos associados à artroplastia tibiotársica com este implante perecem reduzidos, apesar de estes resultados necessitarem de uma validação complementar ao nível experimental.