Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Fernando Fonseca, MD PhDHospitais da Universidade de Coimbra

Faculdade de Ciências da Saúde / Universidade da Beira Interior

fm.fonseca@sapo.pt

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

1860 Ferguson Artroplastia de ressecção

1890 Th. Gluck Artroplastia de marfim

1940 Campbell Artroplastia femoral deinterposição (vitálio)

1951 Walldius Artroplastia de charneira emmaterial acrílico

1958 MacIntosh Prato tibial acrílico deinterposição femoro-tibial

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

1972 - Smith-Petersen FEMORALINTERPOSITION

1966 - Macintosh HALF TIBIAL PLATES

1958 – Shier prosthesis

1980 - KINEMATIC II

1974 – Insall TOTALCONDYLAR PROSTHESIS

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

UNICOMPARTIMENTAL PATELO-FEMORAL

DESLIZAMENTO

CHARNEIRA

Modelos mais recentes

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Quais as soluções clínicas

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

I - Unicompartimentais– Femoro-tibial– Femoro-patelar

II - Bicompartimentais / Totais–Não restritivas–Semi-restritivas–Restritivas

CLASSIFICAÇÃO

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

• Próteses de deslizamento– Unicompartimentais

• Femoro-tibial• Femoro-patelar

– Bicompartimentais• Sem preservação do L.C.P.• Com preservação do L.C.P.

• Próteses restritivas

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Componentes

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Componente femoralComponente tibial

Prato tibialComponente de polietileno

Componente patelar

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Componente femoralComponente tibial

Prato tibialComponente de polietileno

Componente patelar

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Componente femoralComponente tibial

Prato tibialComponente de polietileno

Componente patelar

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TÉCNICA CIRÚRGICA

1- Abordagem 2 Osteotomia proximal da tíbia

3 Osteotomia femoral 4 Balanço ligamentar

5 Implantes definitivos 6 Encerramento

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

A respeitar• Ressecar osso na mesma espessura que a espessura da

prótese• Corrigir o equilíbrio capsulo-ligamentar com a

dissecção dos tecidos moles• Acertar o equilíbrio retracção/laxidez das estruturas

cápsulo-ligamentares, alinhando-as no valgo fisiológico• Assegurar-se do deslizamento correcto dos diversos

componentes• Assegurar-se que o joelho está estável tanto em extensão

como em flexão

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

• Corrigir o desiquilíbriocapsulo-ligamentar com adissecção dos tecidos moles

• Acertar o equilíbrioretracção/laxidez dasestruturas cápsulo-ligamentares, alinhando-as novalgo fisiológico

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Nunca efectuar

• Colocar o componente tibial em varo• Rodar internamente o componente tibial• Rodar internamente o componente femoral• Compensar o desiquilíbrio cápsulo-ligamentar

com osteotomias de correcção• Esperar obter a estabilidade articular com a

reabilitação

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• Osteotomia tibial com azona anterior mais baixaque a zona posterior

• Osteotomia femoralanterior, num planoposterior à corticaldiafisária anterior

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Excisão ou preservação do L.C.P.

Excisão L.C.P.

• A favor– Correcção das deformidades– Técnica cirúrgica mais fácil– Obtenção de maior mobilidade em joelho com

rigidez• Contra

– Sub-luxação posterior– Aumento das forças de corte na interface osso-

prótese

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Sacrifício LCP

• Cam Femoral• Biomecânica

– Femoral Rollback– Carga maior na zona

posterior

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• A favor– Obtenção de maior amplitude de flexão

• Movimento de rolamento e deslizamento– Estabilidade posterior– Resistência às forças horizontais– Marcha quase normal

• mesmo a subir e descer escadas

• Contra– Maior dificuldade técnica– Maior oscilação componentes aumentando o risco de

descolamento

Excisão ou preservação do L.C.P.

Preservação L.C.P.

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Excisão ou preservação do L.C.PCritérios de decisão

História do doente

Etiologia da artroseEtiologia da artroseDegenerativaDegenerativaOsteonecroseOsteonecrosePósPós--traumática (LCA íntegro)traumática (LCA íntegro)

Etiologia da artroseEtiologia da artroseReumatismalReumatismalPósPós--PatelectomiaPatelectomiaPósPós--OsteotomiaOsteotomiaPósPós--traumática (LCA roto)traumática (LCA roto)

Sacrificar o LCPAvaliação clínica

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Avaliação clínica

Flexo < 15ºFlexo < 15ºVaro ou Valgo até 15ºVaro ou Valgo até 15ºEstabilidade posteriorEstabilidade posterior

Flexo >16ºFlexo >16ºValgo ou varo > 16ºValgo ou varo > 16ºInstabilidade posteriorInstabilidade posterior

Sacrificar o LCPAvaliação Intra-operatória

Excisão ou preservação do L.C.PCritérios de decisão

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Avaliação Intra-operatória

L.C.P. intactoL.C.P. intactoAusência de flexoAusência de flexo

L.C.P. laxoL.C.P. laxoRecessão óssea excessivaRecessão óssea excessiva

Sacrificar o LCPManter o LCP

Incluindo o balanço ligamentarIncluindo o balanço ligamentar

Excisão ou preservação do L.C.PCritérios de decisão

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Avaliação Intra-operatóriaL.C.P. intactoL.C.P. intactoAusência de flexoAusência de flexo

L.C.P. laxoL.C.P. laxoRecessão óssea excessivaRecessão óssea excessiva

Sacrificar o LCPManter o LCP

Avaliação clínicaFlexo < 15ºFlexo < 15ºVaro ou Valgo até 15ºVaro ou Valgo até 15ºEstabilidade posteriorEstabilidade posterior

Flexo >16ºFlexo >16ºValgo ou varo > 16ºValgo ou varo > 16ºInstabilidade posteriorInstabilidade posterior

História do doente

Etiologia da artroseEtiologia da artroseDegenerativaDegenerativaOsteonecroseOsteonecrosePósPós--traumática (LCP íntegro)traumática (LCP íntegro)

Etiologia da artroseEtiologia da artroseReumatismalReumatismalPósPós--PatelectomiaPatelectomiaPósPós--OsteotomiaOsteotomiaPósPós--traumática (LCP roto)traumática (LCP roto)

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Meniscos móveis

l Modelos com e sem preservaçãoLCP

l Mesmo desenho femorall Maior mobilidade em todos os

planosl Maior facilidade no “tracking”

patelar

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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Prótese Unicompartimental— Implante do tipo não restritivo— Necessita da integridade das

estruturas cápsulo-ligametares– L.C.A. e L.C.P.– Estruturas periféricas

— Integridade dos restantescompartimentos (F.T. e F.P.)

– Cartilagem, meniscos— Mobilidade pouco reduzida— Deformidade moderada

– Varo < 15°– Valgo < 12°– Flexo < 10°

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

• Indicações– Artrose estritamente unicompartimental– Artrose unicompartimental pós traumática– Osteonecrose

• Contra-indicações– Artrite reumatismal– Hemocromatose– Condrocalcinose– Alterações osteocartilagíneas de qualquer um dos

restantes compartimentos do joelho– Desalinhamento femoro-patelar– Deformidade articular acentuada

Prótese Unicompartimental

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TEXTURASUPERFÍCIE

GEOMETRIA

MATERIAL

Tribologia?

Cargas?

´Cargasmusculares eligamentares

?

quais?

Amplitude

direcção?

Compressão,tensão, shear?

Reacções

~biológicas?

partículas?

Qualidade doosso?

Actividade

do

paciente?

PATIENTE

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

Seleção do modeloP.F.C Sigma Modular

Knee System(Depuy/ Johnson & Johnson-

Warsaw/Indiana)

Aquisição em 3DRoland LPX 250

Geração modelo doselementos finitos

HyperWorks(Altair Engineering Inc.)

Cálculo estrutural(MEF)

Comparação Tensão Equivalente osso esponjoso

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 10 20 30 40 50 60

Teq_colada Teq_atrito

Comparação deresultados

Correlação clinico-numérica

Optimizaçãoalternativa

Modelizaçãogeométrica

Catia V5(Dassault Systèms).

Simulação numérica

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Validação experimental: Cirurgia in vitro

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Simulação numérica: Modelos CAD

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Forças de von Mises no componente tibial

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Modelointacto

Componente femoral Haste cimentada Haste não-cimentada

VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL

femur

cartilagem

Ossoesponjoso

cimento

Haste nãocimentada

Hastepress-fitcimento

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

-900 -750 -600 -450 -300 -150 0 150 300 450

M2

M1

M0

P2

P1

L2

L1

L0

A2

A1

ε2 ε1-900 -750 -600 -450 -300 -150 0 150 300 450

M2

M1

M0

P2

P1

L2

L1

L0

A2

A1

ε2 ε1

ε2 experimental model ε2 friction model ε2 bonded model

ε1 experimental model ε1 friction model ε1 bonded model

VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

-900 -750 -600 -450 -300 -150 0 150 300 450

M2

M1

M0

P2

P1

L2

L1

L0

A2

A1

ε2 ε1

-600 -450 -300 -150 0 150 300

M2

M1

M0

P2

P1

L2

L1

L0

A2

A1

ε2 ε1

ε2 experimental model ε2 friction model ε2 bonded model

ε1 experimental model ε1 friction model ε1 bonded model

VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

y = 0.9621x + 0.9062R2 = 0.9767

-800

-600

-400

-200

0

200

400

-800 -600 -400 -200 0 200 400

FE strain (mstrain)

Exp.

Stra

in (m

stra

in)

y = 1.0534x - 0.2628R 2 = 0.9865

y = 1.0608x - 2.9357R 2 = 0.9815

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

-800 -600 -400 -200 0 200 400

Colado

AtritoFE strain (mstrain)

Exp.

Stra

in (m

stra

in)

IMPLANTE STANDAD

FÉMUR INTACTO

VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

HASTE PRESS-FIT

HASTE CIMENTADA

y = 0.9801x + 3.1591R

2 = 0.9772

y = 0.9448x + 6.3867R

2 = 0.9832

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

-800 -600 -400 -200 0 200 400

Bonded case

Friction caseFE strain (mstrain)

Exp.

Stra

in (m

stra

in)

y = 1.0078x + 17.843R2 = 0.941

y = 1.6165x - 27.919R2 = 0.8843

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

-600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300

Colado

Atrito y = 1.0078x + 17.843R2 = 0.941

y = 1.6165x - 27.919R2 = 0.8843

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

-600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300

Bonded case

Friction caseFE strain (mstrain)

Exp.

Stra

in (m

stra

in)

VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

AM1

AM3

L1

L2

L3P3

P2

P1

P0

AM2

33

53

133

202

Posterior side Anterior sideReference

εbεc εa

L1

L2

L3

Extensómetros (Triaxial strain gauges -rosettes): medição das cargas (strain-

stress shielding)

VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE TIBIAL

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Tíbia intacta Standard stem

Haste cimentadaHaste press fit

Ossocortical

Insert

Ossoesponjoso

Extremidadeda haste

Hastestandard

cimento

Hastecimentada

Hastepress-fit

VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE TIBIAL

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

CARGA TIBIAL FISIOLÓGICA

Modelo de elementosfinitos

-0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0

A

P

M

L

s3 (Mpa)

Cargas

A-anterior, P-posterior, M-medial, L-lateral

Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações

EFEITO STRESS-SHIELDING – influência do material e da geometria

-70%

-34%

-52%

-82%

-63%

-80%

-54%

-79%

-100%

-80%

-60%

-40%

-20%

0%Côndilo medial=1440N Côndilo lateral=880N

Haste 50mm em Ti Haste 110mm em TiHaste 110mm em Cr Haste 95mm em Ti+ 15mm polietileno

Interface osso-cimento

Stress-shielding

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Medial Posterior-100% 0% 100% 200% 300% 400% 500% 600% 700% 800%

Haste 110mm Ti Haste 110mm CrCo

-100% 0% 100% 200% 300% 400% 500% 600% 700% 800%

Haste 110mm Ti Haste 110mm CrCo

Cargas ao lonogo da tíbia (intact tibia): Ti and CrCo stem of 110mm

Interface osso- haste

INFLUÊNCIA DO MATERIAL E COMPRIMENTO DA HASTE

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