Tao relatou com algum pormenor o fenómeno do barulho após a artroplastia total da anca. Em geral, esta é uma complicação benigna que os pacientes podem tolerar e que só raramente requer uma cirurgia de revisão. A causa do barulho não é completamente compreendida, mas é claramente um fenómeno multifactorial. Investigámos a demografia e a posição de implantação de próteses da anca que contribuem para o ruído da anca após a artroplastia da anca e realizámos uma série de estudos sobre os mecanismos do ruído neste grupo de próteses para propor um mecanismo de ruído.
Palavras-chave: heterodyne; cerâmica; anca; artroplastia
O barulho após a artroplastia da anca não é um fenómeno recente, como foi relatado pela primeira vez nos anos 90 na hemiartroplastia de Judet. As artroplastias totais da anca modernas são geralmente uma complicação da interface articular difícil de ser feita, com relatórios mais recentes de interfaces friccionais tau-to-tau.
Embora o fenómeno do chocalhar seja amplamente noticiado, a sua etiologia continua a ser controversa. Ocorre normalmente em circunstâncias anormais, tais como o atrito directo da cabeça femoral metálica contra o copo de metal da tomada após o desgaste do polietileno, ruptura do revestimento cerâmico ou a presença de resíduos abrasivos cerâmicos, mas também pode ocorrer após a artroplastia total da anca (THR) cerâmica-cerâmica em alguns casos que se comportam normalmente. A incidência do ruído de interface de fricção cerâmica a cerâmica na literatura ortopédica é altamente variável, variando entre 1% e 20%.
Em geral, os pacientes toleram bem o barulho e não há diferença entre a satisfação do paciente e a pontuação da anca para as ancas com barulho e para as ancas sem som. No entanto, em alguns casos, o barulho pode ser insuportável e levar a uma cirurgia de revisão.
A fim de esclarecer a etiologia do ruído, descobrimos em estudos anteriores que o Tao to Tao hip está associado a factores do paciente e a factores de posição da prótese. Propomos também um mecanismo para a produção de heteroacusis.
Factores demográficos das oscilações da anca
Os factores associados às oscilações da anca podem ser amplamente categorizados em factores relacionados com o paciente e factores relacionados com a posição da prótese.
Examinámos anteriormente os factores demográficos e protéticos que podem estar associados a um aumento da incidência de abanão da anca. Este é o maior estudo até à data para incluir dois factores associados à artroplastia de quadril tau-to-tau, com um total de 2406 artroplastias totais primárias de quadril tau-to-tau realizadas por três cirurgiões no mesmo centro entre Junho de 1997 e Dezembro de 2008. Com um seguimento médio de 10,6 anos, 74 quadris desenvolveram heterogeneidade em várias fases, com uma média de 40 meses de pós-operatório. A frequência das oscilações foi variável, com quatro (5%) pacientes a experimentarem oscilações em cada passo e alguns pacientes só ocasionalmente as experimentam durante a flexão ou extensão da anca, sendo o mais frequente indutor de oscilações nesta sequência. 15% das oscilações desapareceram a uma média de 9,5 anos de pós-operatório, sugerindo que este pode ser um problema temporário.
A análise de dados demográficos efectuada por Sexton et al. neste estudo revelou que os mais jovens, mais altos e mais pesados e mais activos, tinham mais probabilidades de desenvolver oscilações da anca, e estas características demográficas encaixam com os resultados de outro estudo independente de Murali et al. reforçando assim o nível de evidência para esta associação. Estes factores, por si só ou em combinação, aumentam a carga mecânica na articulação da anca, tornando-a susceptível de chocalhar. A obesidade per se não aumenta as probabilidades de chocalhar.
É importante notar que a presença de aberrações não foi encontrada no nosso estudo. Havia uma diferença significativa na satisfação ou pontuação de Harris entre pacientes com e sem balanços. A pontuação mediana de Harris foi 96 (51-100) para ancas com heterogeneidade e 95 (29-100) para ancas sem heterogeneidade (p=0,34, MannCWhitneyUtest).
Factores de posição protética para heterotaxia da anca
Identificámos quatro factores de posição protética que contribuíram para a heterodisplasia. A presença de um ou mais dos seguintes factores pode levar a um aumento do risco de heterogeneidade da anca.
1. ângulo de abdução excessivo da prótese acetabular.
Esta condição aumenta o desgaste na interface metal-polietileno. Experiências in vitro na interface de fricção tau-to-tau sugerem que os maus ângulos de abdução acetabular também aumentam a taxa de desgaste até 11.
2. e deslocamento para fora do centro da articulação da anca.
Isto aumenta as forças que actuam sobre a articulação da anca.
3, A prótese acetabular é demasiado grande ou demasiado pequena na inclinação anterior.
Neste caso, a prótese femoral e a prótese acetabular são propensas a impingir e aumentar a carga na borda acetabular.
4. a distância excêntrica do fémur é demasiado grande.
A altura pode ser um factor de confusão neste ponto, com os pacientes mais altos (quando a carga mecânica na articulação da anca é maior) a terem uma maior distância excêntrica do fémur.
Numa série de estudos, Walter et al. tentaram encontrar a patogénese da excentricidade, analisando radiografias das ancas tanto excêntricas como não excêntricas, considerando 15° a 35° de anteversão e 35° a 55° de abdução como intervalos aceitáveis, e descobriram que apenas 6 de 16 ancas excêntricas tinham ângulos de abdução acetabular e anteversão dentro de intervalos aceitáveis, e correspondentemente, 16 de 17 ancas não excêntricas estavam dentro de intervalos aceitáveis.
A anteversão excessiva ou insuficiente da prótese acetabular aumenta o risco de impacto do colo femoral contra a borda acetabular, aumentando assim a carga da borda, e pode contribuir para a ocorrência de heterotaxia. Em contraste, os estudos também descobriram que os pacientes com melhor mobilidade de rotação interna ou externa pós-operatória são mais propensos a experimentar um zumbido heterogéneo.
Contudo, mesmo com uma prótese perfeitamente posicionada, uma anca sem impacto do colo femoral contra a borda acetabular pode ainda ser ruidosa, sugerindo que os ruídos não são o resultado de factores isolados, mas sim um fenómeno multifactorial.
Geração de ruídos nas próteses da anca
Walter et al. relatam dados cumulativos baseados na análise de vários estudos de mecanismos de ruído de substituição da anca. Um estudo deste grupo de investigação realizou uma análise aprofundada das próteses removidas após a substituição da anca por ruído ou dor e ruído em cirurgia de revisão. A remoção média foi de 23 meses após a operação. O estudo analisou um total de 12 interfaces de alumina de terceira geração de cerâmica para fricção cerâmica recolhidas por 11 cirurgiões diferentes de 3 países diferentes. O comprimento, largura e profundidade do desgaste foram medidos e as bordas das taças de acetábulo de titânio foram observadas para o impacto. A quantidade total de desgaste foi calculada a partir dos parâmetros medidos.
A taxa média de desgaste anual de 2,9 mm3 para a cabeça femoral e 3,4 mm3 para o revestimento acetabular da anca de rosca ímpar foi significativamente mais elevada do que a taxa de desgaste anteriormente reportada de 0,1 mm3 para a cabeça femoral e 0,04 mm3 para o revestimento acetabular da anca de rosca ímpar. todos os 12 conjuntos dos subconjuntos de fricção removidos exibiram desgaste de carga de borda, com sete conjuntos exibindo impacto do colo femoral contra a borda acetabular. Além disso, houve algum movimento relativo entre o revestimento acetabular e o copo acetabular de titânio.
Embora o impacto estivesse presente na maioria das próteses retiradas das ancas do chocalhar, não era uma condição necessária para o desenvolvimento do chocalhar. O denominador comum em todas as próteses de remoção da anca era a presença de desgaste das arestas. A equipa utilizou a análise de elementos finitos para investigar melhor a carga de borda.
Foram obtidas e reconstruídas varreduras CT de toda a pélvis, e foi implantado um copo acetabular de titânio com um revestimento cerâmico de alumina. Foram feitas atribuições de material à liga de titânio e cerâmica de alumina com base em literatura publicada. Utilizando software especializado, foram aplicadas cargas a 20 nós na borda exterior do forro em forma semi-elíptica no momento em que o dedo do pé sai do chão durante o ciclo de marcha. Os testes foram realizados em dois estados diferentes: um ângulo de abdução acetabular de 45° e um ângulo de inclinação anterior de 42° ou 24°.
Este estudo encontrou uma incompatibilidade de rigidez entre o copo acetabular e o forro. Como resultado do desequilíbrio, a taça tendeu a deformar-se e o sistema de conicidade da taça tornou-se desajustado. Quando ocorre um descasamento, o forro inclina-se para longe do copo na direcção oposta à tensão aplicada (ver Figura 1). Quanto maior for a anteversão do acetábulo, maior será a separação do copo do forro. Por exemplo, com uma inclinação para a frente de 42°, a separação é de 40 μm, enquanto que com uma inclinação para a frente de 24°, a separação é de apenas 4 μm. Os investigadores acreditam que esta separação faz da taça um oscilador e produz uma heterodina. A correlação entre o som heteródino e o aumento da anteversão é consistente com estudos anteriores.
Acreditamos que a heteroacusia após a artroplastia da anca é o resultado de uma ressonância forçada e consiste de uma força motriz e de uma resposta dinâmica. A força motriz é a elevada força friccional que ocorre quando há falta de lubrificação de película fluida na interface de difícil acesso. A resposta dinâmica é quando uma parte do dispositivo (ressoador) ressoa de acordo com a sua frequência inerente de vibração.
A lubrificação por película líquida requer um equilíbrio delicado de muitos factores, incluindo velocidade de deslizamento, viscosidade do fluxo de lubrificante, rugosidade da interface de fricção, folga e pressão de contacto. A quebra da lubrificação por película líquida pode resultar em carga de borda (redução da área de contacto), partículas trilaminares na junta (por exemplo, lascas abrasivas de cerâmica), danos na superfície da junta (aumento da rugosidade) ou um desajuste no diâmetro da interface de fricção.
O desajuste do sistema de revestimento do copo da tomada parece ser uma causa de carga da borda, bem como o aumento da actividade relativa entre próteses, o que pode contribuir para forças motrizes friccionais. A equipa continuou a comparar a frequência da ocorrência de uma anca heteródina com as frequências intrínsecas das várias partes da prótese, numa tentativa de descobrir qual ou quais partes poderiam ser um ressonador.
Isto envolveu uma análise acústica e modal aprofundada in vitro e in vivo das frequências e natureza dos sons emitidos pela anca ressonante, bem como uma análise semelhante da prótese total de substituição da anca Tao individual. Uma combinação de gravadores de vídeo digital, microfones externos e software acústico foi utilizada para recolher a isoacústica da anca dos pacientes nomeados que tinham a isoacústica depois da substituição da anca de Tao-to-Tao. Uma vez identificados os guizos, foi fácil medir a frequência predominante da componente de guizo.
Verificou-se que a frequência fundamental dos guizos in vivo variava entre 400Hz e 7500Hz. Cada paciente tinha pelo menos uma frequência fundamental em cada ocorrência. Em três pacientes, as reverberações foram registadas em duas ocasiões diferentes, cada uma com uma frequência diferente.
Foi também realizada uma análise modal in vitro de cada parte da prótese. Os componentes protéticos sujeitos a análise incluíam.
1. o talo femoral que contém a cabeça femoral
2. três combinações diferentes de chávena e forro – junta cónica totalmente emparelhada; junta cónica com contacto apenas na boca da chávena; junta cónica com contacto apenas na base da chávena
3. copos separados
4. forro cerâmico separado
Os resultados da análise modal sugerem que a prótese cerâmica só ressoará a frequências acima da gama audível humana, enquanto que a prótese metálica ressoará a frequências dentro da gama audível humana. A análise também sugere que a combinação de revestimento cerâmico e copo de titânio também não se encontra na faixa audível.
A equipa efectuou mais análises acústicas para testar esta hipótese. Mais uma vez, os resultados sugeriram que as frequências inerentes aos componentes cerâmicos não se encontravam na faixa audível e, portanto, pouco provável que desempenhassem um papel na geração dos guizos. No entanto, as taças de titânio e as próteses femorais metálicas têm frequências intrínsecas muito mais baixas e são mais susceptíveis de serem responsáveis pelo chocalhar. Isto poderia significar que as frequências intrínsecas do copo de titânio e da prótese femoral metálica estão associadas ao ruído clinicamente visto, sugerindo que a ressonância ocorre na parte metálica e não na parte cerâmica.
Conclusão
É evidente que nenhum factor contribui para a ressonância heterogénea após a artroplastia de quadril tau-to-tau e que este deve ser um fenómeno multifactorial. Propomos um mecanismo para a ressonância cerâmica-cerâmica da anca: em condições ideais, a interface de fricção difícil de ser dura deve ser lubrificada por uma película líquida e ter uma fricção muito baixa. No entanto, se a lubrificação do filme líquido se desintegrar, a força de fricção aumenta substancialmente devido ao contacto deslizante. Se o aumento da força de atrito fornecer mais energia do que o sistema pode dissipar (por exemplo, através de ruído térmico ou sub-áudio), o atrito pode causar instabilidade sob a forma de ressonância e radiação acústica. As análises acústicas e modais mostram que o metal amplifica parcialmente esta força motriz ressonante em som audível.
A carga mecânica da articulação da anca é inevitavelmente aumentada nos jovens que são mais altos e pesados e mais activos, aumentando assim o risco de desgaste precoce da prótese. A elevada incidência de mal posicionamento da prótese acetabular em pacientes com rouquidão da anca sugere que a rouquidão pode ser secundária à carga marginal devido à quebra da lubrificação da membrana fluida.
É evidente que apenas alguns dos factores associados ao barulho actualmente identificado estão sob o controlo do cirurgião, e embora a má posição da prótese esteja associada ao barulho, existem sem dúvida outras causas. Recomendamos que os pacientes submetidos a substituições cerâmicas da anca que desenvolvem uma resposta anormal sejam submetidos a uma tomografia computorizada para excluir a possibilidade de ruptura cerâmica, que pode não ser visível nas radiografias. Se isto puder ser excluído, o paciente deve ser informado de que a cirurgia de revisão só deve ser considerada se o paciente estiver profundamente perturbado pelo ruído (não estão presentes outros factores que sugiram revisão).
Na maioria dos casos, o ruído não é um problema clínico grave e não foi observada qualquer correlação entre o ruído e a falha prematura da interface de fricção. Dada a sua taxa de desgaste muito baixa e a incidência de osteólise, a interface de fricção tau-to-tau continua a ser a primeira escolha para pacientes jovens activos. Embora leve tempo a explicar completamente o guizo pós-operatório após a artroplastia de quadril tau-to-tau, a sua etiologia está a tornar-se cada vez mais clara. O papel do desenho de próteses na heterogeneidade ainda precisa de mais investigação.