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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Fernando Fonseca, MD PhDHospitais da Universidade de Coimbra
Faculdade de Ciências da Saúde / Universidade da Beira Interior
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
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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
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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
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
UNICOMPARTIMENTAL PATELO-FEMORAL
DESLIZAMENTO
CHARNEIRA
Modelos mais recentes
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Quais as soluções clínicas
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
I - Unicompartimentais– Femoro-tibial– Femoro-patelar
II - Bicompartimentais / Totais–Não restritivas–Semi-restritivas–Restritivas
CLASSIFICAÇÃO
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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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Componentes
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Componente femoralComponente tibial
Prato tibialComponente de polietileno
Componente patelar
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Componente femoralComponente tibial
Prato tibialComponente de polietileno
Componente patelar
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Componente femoralComponente tibial
Prato tibialComponente de polietileno
Componente patelar
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
TÉCNICA CIRÚRGICA
1- Abordagem 2 Osteotomia proximal da tíbia
3 Osteotomia femoral 4 Balanço ligamentar
5 Implantes definitivos 6 Encerramento
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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
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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
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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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
• Osteotomia tibial com azona anterior mais baixaque a zona posterior
• Osteotomia femoralanterior, num planoposterior à corticaldiafisária anterior
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Sacrifício LCP
• Cam Femoral• Biomecânica
– Femoral Rollback– Carga maior na zona
posterior
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
• 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.
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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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
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
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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)
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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
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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°
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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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
TEXTURASUPERFÍCIE
GEOMETRIA
MATERIAL
Tribologia?
Cargas?
´Cargasmusculares eligamentares
?
quais?
Amplitude
direcção?
Compressão,tensão, shear?
Reacções
~biológicas?
partículas?
Qualidade doosso?
Actividade
do
paciente?
PATIENTE
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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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Validação experimental: Cirurgia in vitro
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Simulação numérica: Modelos CAD
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Forças de von Mises no componente tibial
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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Modelointacto
Componente femoral Haste cimentada Haste não-cimentada
VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL
femur
cartilagem
Ossoesponjoso
cimento
Haste nãocimentada
Hastepress-fitcimento
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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
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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
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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
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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
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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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
Tíbia intacta Standard stem
Haste cimentadaHaste press fit
Ossocortical
Insert
Ossoesponjoso
Extremidadeda haste
Hastestandard
cimento
Hastecimentada
Hastepress-fit
VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE TIBIAL
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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
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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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações
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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Artroplastia total do joelho – conceitos e indicações