Atualização em fixação externa: conceitos e revisão *

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1 ATUALIZAÇÃO EM FIXAÇÃO EXTERNA: CONCEITOS E REVISÃO ARTIGO DE ATUALIZAÇÃO Atualização em fixação externa: conceitos e revisão * ISAAC S. ROTBANDE 1, MAX R.F. RAMOS 2 INTRODUÇÃO Define-se por fixador externo um grupo de aparelhos, geralmente metálicos, que permitem manter a rigidez ou estabilidade da estrutura óssea, com a qual se põe em contato através de fios ou pinos de aplicação percutânea, confeccionados quase sempre de aço (1). Os componentes básicos de um fixador externo são os fios ou pinos de fixação, as hastes longitudinais de sustentação e os elementos de conexão entre os pinos ou fios e as hastes (2). Os fios e pinos variam de diâmetros de 1,5 a 6mm e devem ocupar menos de 1/3 do diâmetro ósseo. Podem ser lisos ou rosqueados e, em relação aos membros, transfixantes ou não (2). As hastes que formam o suporte longitudinal são lisas ou rosqueadas, maciças ou tubulares. Estas hastes podem ser contínuas, assim como articuladas ou telescópicas, o que facilita ajustes no alinhamento e dinamização axial (3). Os elementos de conexão entre os pinos e as hastes variam de simples conectores a plataformas ou anéis. Chao et al. (4), baseados na disposição geométrica da estrutura, distinguem seis tipos de configurações espaciais dos fixadores externos: unilateral, bilateral, triangular, semicircular, circular e em quadrilátero. Behrens e Johnson (5), em relação aos planos frontal e sagital, definem os fixadores como uniplanares e biplanares. Nestes termos, o fixador na disposição geométrica em quadrilátero seria uniplanar e o fixador triangular seria bi- 1. Prof. Adjunto, Livre-Docente e Chefe do Serviço de Ortopedia e Traumatologia da Uni Rio; Mestre e Doutor pela Universidade Federal do Rio de Janeiro; Membro do Comitê ASAMI Fixadores Externos da SBOT. 2. Prof. Assistente de Ortopedia e Traumatologia da Uni Rio; Mestre, em Doutoramento pela Universidade Federal do Rio de Janeiro; Membro do Comitê ASAMI Fixadores Externos da SBOT. Endereço para correspondência: Max Rogério Freitas Ramos, Rua Demóstenes Madureira de Pinho, 1.015/101, Recreio Rio de Janeiro, RJ. Copyright RBO2000 planar. Entende-se que os fixadores semicirculares e circulares podem, baseados na disposição espacial, variar de uniplanares a multiplanares (6-8). A estrutura e função de cada sistema de fixação externa dependem da forma de seus principais componentes (9). Os ortopedistas, baseados apenas nas conexões pino-hastes, distinguem três tipos de fixadores: os simples, os de plataforma e os de anéis. Os fixadores simples possuem conexões independentes entre cada pino e a haste longitudinal (2). Em certos tipos a instalação dos pinos pode variar, a critério do cirurgião, quanto à distância e ao ângulo entre eles, possibilitando desta forma a construção de diversas configurações espaciais. O fixador simples mais versátil, e também o mais utilizado, é o sistema tubular AO (9). Os sistemas de plataformas possuem um conjunto de pinos conectados à haste longitudinal através de uma sapata (2,4). Este tipo de fixador restringe a escolha da posição angular de cada pino e limita ao tamanho da sapata a distância entre eles, em cada segmento ósseo (2). No Brasil, os fixadores de plataformas mais utilizados são os de Hoffmann, J.R. Biomecânica, Cambras e Wagner (2,10-12). Já aqueles conhecidos como de anéis são compostos de hastes longitudinais e estruturas anelares, que podem ser completas (circulares) ou incompletas (semicirculares) (13). Os segmentos ósseos são fixados por fios finos transfixantes de 1,5 ou 1,8mm sob protensão, por pinos rígidos de vários diâmetros ou pelos chamados one half pins pinos de grosso calibre que não transfixam o membro, mas tãosomente o osso. Neste tipo de sistema, a fixação de cada fio é feita em ângulo desejado, permitindo, também, que a distância entre os fios ou pinos, em cada segmento ósseo, varie a critério do ortopedista, possibilitando, assim, a construção de um ilimitado número de configurações espaciais (2,13,14). No Brasil, o fixador circular mais utilizado é o de Ilizarov (15). A indicação e a aplicação correta de um sistema de fixação externa dependem de três conceitos básicos: conheci- Rev Bras Ortop _ Vol. 35, Nº 4 Abril,

2 I.S. ROTBANDE & M.R.F. RAMOS mento anatômico da região (16), da fisiopatologia da lesão e conhecimento biomecânico do aparelho de fixação externa (8). Devem ser também consideradas a habilidade do cirurgião em manipular esses aparelhos e as características socioeconômicas e psicológicas do paciente. REVISÃO E ATUALIZAÇÃO A utilização da fixação externa no tratamento de afecções ósseas remonta ao século XIX, através das idéias defendidas por Malgaine (apud Ceballos, 1983 (17) ), que, em 1840, apresenta um aparelho que consistia em uma ponta metálica fixada percutaneamente ao osso, com uma braçadeira de couro circundando a perna, com a finalidade de prevenir e/ou corrigir desvios nas fraturas da tíbia (fig. 1). O mesmo autor descreve, em 1843 (apud Ceballos (17) ), uma pinça metálica com duas partes proximais e duas distais para redução e fixação percutânea das fraturas de patela. Em 1850, Cucel e Rigaud (apud Vidal (18) ) demonstram a técnica de dois parafusos fixados por uma mola no tratamento de uma fratura de olecrânio. Esta técnica foi modificada por Berenger-Feraud, em 1870 (apud Vidal (18) ), com a substituição da mola por uma barra de madeira. Clayton Parkhill (apud Selingson e Pope (19) ), considerado, pela literatura americana, como o pai da fixação externa, apresenta em 1894 o que seria efetivamente o primeiro modelo de fixador externo, utilizando dois pinos proximais e dois distais à fratura fixados em apenas uma cortical óssea e conectados entre si por um sistema de grampos (20). Lambotte, em 1902 (apud Selingson e Pope (19) ), na Bélgica, elabora um modelo de fixador externo que deu origem a todos os demais fixadores lineares, no que diz respeito tanto à estrutura estabilizadora, quanto aos pinos rosqueados. Este fixador consistia em dois pinos rosqueados e dois distais à fratura fixados a uma cortical apenas e conectados através de parafusos a uma barra metálica. Com o tempo muitos outros sistemas de fixação externa foram sendo desenvolvidos, melhorando os aparelhos inicialmente descritos, sendo abandonados, por exemplo, os parafusos de Rigaud e Parkhill e introduzido o aço inoxidável como material de melhor biocompatibilidade e maior resistência (17). Ombredanne, em 1913 (apud Ceballos (17) ), utiliza duas placas sobrepostas, deslizantes, fixadas entre si por parafusos, permitindo atuação sobre cada fragmento independente, aproximando-os. Fig. 1 Primeiro fixador externo elaborado por Malgaine (17) Codivilla, em 1905 (apud Vidal (18) ), propôs o uso de pinos transfixantes para melhor ancoragem dos aparelhos. Já Juvara, em 1914 (apud Cambras (10) ), e Boever, em 1931 (apud Ceballos (17) ), introduziram guias para orientar a passagem dos pinos. Putti, em 1921 (apud Vidal (18) ), descreve dez casos de alongamento de membros inferiores utilizando um aparelho de pinos transfixantes com uma barra externa com molas de tensão de cada lado, empregando o princípio de distração dos fragmentos introduzido por Lambotte em 1912 (apud Selingson e Dudey (19) ). Goosens, em 1931 (apud Barral et al. (16) ), coloca um sistema de dobradiça na metade dos fios para permitir uma mobilização em dois planos. Já Joly, em 1933 (apud Barral et al. (16) ) instala a dobradiça na barra externa para permitir correções no plano sagital. Cuendet, em 1933 (apud Vidal (18) ), demonstra um sistema de fixação com pinos transfixantes, hastes laterais rosqueadas e barras semicirculares, que não envolviam completamente o membro, para fornecer maior estabilidade à montagem. Roger Anderson (21) (1934) apresentou um fixador composto de dois pinos transfixantes conectados a barras rosqueadas em formato de quadro, permitindo, além da fixação das fraturas, correção em mais de um plano, além de alongamento. Judet, também em 1934 (apud Vidal (18) ), descreve o primeiro aparelho de inserção de pinos half pins em ambas as corticais, salientando a importância da perfuração óssea prévia e da cobertura cutânea em torno dos pinos, como profilaxia da necrose de pele e infecção no trajeto dos mesmos. Stader, em 1937 (apud Sisk (22) ) elabora um fixador linear unilateral com pinos angulados entre si para aumentar a estabilidade. Hoffmann (23) (1938) apresenta no Congresso Suíço de Cirurgia seu fixador externo com três pinos half pins em cada segmento ósseo, fixando cada conjunto a uma plata- 104 Rev Bras Ortop _ Vol. 35, Nº 4 Abril, 2000

3 ATUALIZAÇÃO EM FIXAÇÃO EXTERNA: CONCEITOS E REVISÃO forma de placas isolantes para impedir transtornos elétricos entre os pinos, sendo cada plataforma conectada através de uma articulação universal a uma barra rosqueada com dobradiça e interligada à plataforma do outro segmento ósseo, permitindo assim a mobilização dos fragmentos em três planos, possibilitando, com isso, a instalação do aparelho sem a redução prévia da fratura, técnica denominada por Hoffmann de osteotaxis, termo derivado do grego, significando colocar o osso no lugar. Haynes, em 1942 (apud Mears (3) ), desenvolve um sistema de fixação externa em quadros, consistindo de dois pinos rosqueados em cada segmento, fixados com dobradiças universais e conectados a barras cilíndricas rosqueadas. Seu intuito era obter maior estabilidade na montagem. Após a Segunda Guerra Mundial, o desenvolvimento dos fixadores externos adquire dois caminhos distintos. No mundo ocidental, os cirurgiões baseados nos conceitos da Escola de Montpellier preferiram adotar estruturas rígidas, uni ou bilaterais, mais simples e de fácil aplicação, porém dotadas de recursos limitados quanto aos ajustes (24). Na Europa Oriental, seguindo a escola soviética, a opção foi por estruturas anelares, elásticas, dinâmicas, mas que oferecem maiores dificuldades de aplicação no membro (13,14,25,26). Charnley (27) (1948) desenvolve um compressor para artrodese de joelho, composto de dois pinos grossos transfixantes conectados a duas barras rosqueadas em forma de quadro e o utilizava em artrite tuberculosa. Sivash, em 1950 (apud Ceballos (17) ), elabora um aparelho semelhante ao de Charnley com plataformas móveis para fixar os pinos. Ilizarov, em 1951 (apud Bianchi e Maiochi (13) ), apresenta um revolucionário sistema de fixação externa que consiste na união de dois semicírculos conectados entre si, formando um anel onde é fixado um par de fios de Kirschner de 1,5 ou 1,8mm de diâmetro que transfixam o osso, em posição a mais próxima da ortogonal, sob tração de 90 a 130kgf. Este anel é conectado a outro através de quatro hastes longitudinais rosqueadas. Tem-se, com isso, a possibilidade de utilização de fios mais finos transfixados em vários planos e com melhor estabilização óssea. Gudushauri, em 1954 (apud Ceballos (17) ), desenvolve um aparelho com dois semi-anéis proximais e dois distais à fratura, com fios transfixantes e disposição oblíqua de semianéis e fios para ganho de estabilidade. Robert e Jean-Judet, em 1958 (apud Barral et al. (16) ), apresentam um fixador linear constituído de uma barra de aço com perfil em U longitudinal e muitos orifícios para fixação dos pinos. Os mesmos autores, em 1959, demonstram a utilidade da compressão intermitente e a reproduzem através de um sistema elástico disposto ao redor dos pinos do seu fixador, instituindo um princípio incorporado pela maioria dos fixadores atuais. Allgöwer et al. (28) (1961) apresentam sua experiência clínica com um novo tipo de placa de autocompressão DCP, fazendo uma correlação direta entre rigidez-compressão e consolidação. Sivash, em 1964 (apud Ceballos (17) ), demonstra um fixador em forma de arco, com dispositivo adicional para tensionar e fixar os fios transfixantes. Müller, em 1969 (apud Muller et al. (29) ), introduz o sistema de fixação externa do grupo AO Associação Suíça para o Estudo da Osteossíntese, que permite montagens lineares uni ou biplanares, que utilizam pinos de grosso calibre, half pins, ou transfixantes conectados a hastes longitudinais. Inicialmente, estas hastes eram rosqueadas e destinadas à compressão, sendo este sistema considerado inadequado por Boltze e Niederer (30) (1978), que, para utilização em fraturas expostas, substituíram as hastes rosqueadas por hastes tubulares lisas. Vidal (18) (1970) demonstra o primeiro fixador em duplo quadro, utilizando os componentes externos do fixador de Hoffmann e pinos transfixantes de Bonnel (17). Kalberz, em 1973 (apud Ceballos (17) ), desenvolve um aparelho circular com anéis de plástico reforçado radiotransparente e conexão interanelar através de molas de elasticidade controlada. Volkov e Oganesian (31) (1975) apresentam um fixador externo composto por quatro semi-anéis unidos por eixos cilíndricos e barras laterais com dobradiças que reproduzem os movimentos articulados, sendo de grande utilidade na recuperação da mobilidade articular. Este aparelho é derivado do fixador de Cuendet (1933) (apud Vidal (18) ), porém, com articulação ao nível do joelho. Cambras (10) (1976) apresenta um sistema multiplanar de fixação externa constituído basicamente de pinos transfixantes de 2,5 a 3,5mm de diâmetro conectados a cilindros metálicos situados no interior de hastes cilíndricas rosqueadas, com eixos de fixações lineares e transversos trabalhando como pistões. Wagner (12) (1978) introduz o uso de pinos de Schanz de 6mm de diâmetro, conectados a duas plataformas de três pinos cada, em um fixador móvel de secção quadrandular, telescópico, permitindo maior simplicidade e versatilidade nos alongamentos ósseos do fêmur. Rev Bras Ortop _ Vol. 35, Nº 4 Abril,

4 I.S. ROTBANDE & M.R.F. RAMOS # Comunicação pessoal Panjabi et al. (32) (1979) comparam biomecanicamente os efeitos das compressões cíclica e constante na gênese do calo ósseo. Vidal (18) (1980) adiciona à sua montagem com duplo quadro uma quinta barra longitudinal, anterior, para aumentar a estabilidade da montagem em fraturas instáveis. Lortat-Jacob (33) (1982) aconselha o aumento na espessura dos pinos no intuito de melhorar a rigidez das montagens. Rossi (34) (1983) apresenta um aparelho semelhante ao de Judet, também em perfil em U longitudinal, porém substituindo o aço da barra por duralumínio e utiliza três pinos de Schanz de 6mm em cada segmento ósseo, para ser aplicado em fraturas expostas dos membros inferiores. Fischer (1983) (apud Ceballos (17) ) apresenta nos EUA um fixador externo constituído de semi-anéis e pinos de Steinmann de grosso calibre. De Bastiani (35) (1985) elabora um fixador linear não transfixante, utilizando half pins cônicos conectados externamente a uma barra cilíndrica articulada em duas secções para mobilização dos fragmentos. Este fixador externo obteve grande aceitação no meio ortopédico e ainda hoje é um dos mais utilizados na Europa. A fixação dos pinos cônicos é semelhante à do sistema de Wagner (12). Pengo (1988) # apresenta em nosso meio um fixador semelhante ao de Cuendet, consistindo em pinos transfixantes de grosso calibre, fixados a plataformas de duralumínio conectadas a hastes rosqueadas longitudinais, que por sua vez são conectadas a semi-anéis, também de duralumínio. Alonso e Regazonni (36) (1990) aplicam o conceito de transporte ósseo elaborado por Ilizarov (25) para o tratamento de defeitos ósseos segmentares, utilizando o fixador externo AO/ASIF adaptado com hastes rosqueadas. Possibilitam com isso a utilização de uma filosofia moderna e revolucionária por meio de um instrumental mais simples e de uso comum aos cirurgiões. Juan et al. (37) (1992) demonstram comparativamente a influência da rigidez do sistema de fixação externa na formação do calo ósseo, analisando em laboratório o comportamento mecânico dos fixadores Ilizarov, Wagner, Ortofix e Hoffmann. Concluem que a rigidez excessiva pode retardar a formação do calo ósseo ou induzir a formação de um calo pobre e mecanicamente mais frágil. Zalsey et al. (38) (1992) publicam o resultado de testes biomecânicos, determinando que a interface pino-osso é responsável pela falência da maioria das montagens de fixação externa e preconizam a utilização de pinos de menor diâmetro em osso metafisário, conseguindo-se maior durabilidade do sistema sem desestabilizar a montagem. Stene et al. (39) (1992) analisam a performance mecânica do fixador Pin-Less AO, caracterizado pela penetração de pinos de fixação da fratura apenas na cortical aposta, com o objetivo de tratar temporariamente fraturas expostas graves até a cicatrização dos ferimentos e cobertura cutânea, concluindo que este sistema de fixação externa mantém 72% de sua estabilidade inicial no decorrer de cinco semanas, in vitro e, portanto, perfeitamente indicado para o tratamento primário destas lesões. Christopher, em 1992 (apud O Doherty et al. (40) ), analisa um sistema de fixação linear padrão, utilizando um módulo de movimento acoplado à superfície de fixação dos pinos e compara com resultados obtidos utilizando a fixação tradicional, rígida. Observa um acréscimo de 50% de movimento axial durante a marcha e uma redução significativa no tempo de consolidação das fraturas quando existe a presença de micromovimentos no foco. Drijber e Finlay (41-43) (1992) estudam o comportamento mecânico do fixador externo de Hoffmann, analisando seus pontos cruciais de fragilidade e rigidez, encontrando na articulação universal das plataformas a maior fragilidade do sistema. Williams et al. (44) (1994) apresentam um novo modelo de fixador externo com três componentes básicos: barra lateral de duralumínio, arco de duralumínio para conexão de montagens e um dispositivo de compressão-distração para facilitar a confecção das montagens. Comparam, em testes mecânicos, este novo sistema com os de Hoffmann, Ortofix e AO e consideram sua performance superior à dos fixadores de plataforma, introduzindo definitivamente as ligas leves na confecção dos aparelhos. Lavini et al. (45) (1994) consideram a junção pino-osso como a principal responsável pela estabilização do sistema e, após testes mecânicos comparativos entre os diferentes modelos de pinos de fixação, determinam que em seus ensaios a melhor performance foi a do pino do fixador Ortofix, que apresenta um formato cônico com 6,0mm em sua base e 5,0mm em sua extremidade, obtendo assim um efeito de autofresagem progressiva que oferece maior rigidez final à interface pino-osso. Os autores demonstram ainda os efeitos nocivos da perfuração com alta rotação, pois o calor causará osteólise e afrouxamento precoce dos pinos. Liu et al. (46) (1995) elaboram uma fórmula para ava- 106 Rev Bras Ortop _ Vol. 35, Nº 4 Abril, 2000

5 ATUALIZAÇÃO EM FIXAÇÃO EXTERNA: CONCEITOS E REVISÃO liar a resistência da interface pino-osso nos diversos sistemas de fixação externa: P = K. (M m). n.s Sendo P resistência, K constante, M maior diâmetro, m menor diâmetro, n circunferência do pino, S resistência do material. Nele et al. (47) (1994) observam que a resistência axial do fixador de Ilizarov pode ser reproduzida substituindo-se os anéis de aço pelos confeccionados com fibra de carbono, mantendo características mecânicas semelhantes e com as vantagens de ser radiotransparente e muito mais leve. Bosse et al. (48) (1994) apresentam e comparam mecanicamente os fixadores externos preconizados pela Howmedica e pela Synthes para utilização em campos de combate durante a guerra. O primeiro é um sistema de plataformas baseado no fixador de Hoffmann, porém sem a mesma performance mecânica, e o segundo assemelha-se ao sistema AO, com fixação independente dos pinos e uma boa resistência axial e radial. Ambos, confeccionados em duralumínio e com kits independentes. A plataforma de fixação Howmedica Ultra-Fix apresenta distância máxima de 40mm e seu instrumental não é intercambiável com os de outros fixadores, além de sofrer deterioração em altas temperaturas. Já o Synthes Trauma-Fix apresenta maior versatilidade de montagens, além de ser intercambiável e não deteriorar com esterilização em autoclave, sendo este o atual sistema de fixação externa utilizado nos EUA. O Doherty et al. (40) (1995), estudando o fixador externo de Oxford, observaram que os fixadores que possuem uma barra fixa, por onde penetram e são travados os pinos de fixação óssea, apresentam uma proteção contra o estresse 9% maior do que aqueles em que não existe esta continuidade e onde a fixação é efetuada através de plataformas conjuntas ou individuais. Caja et al. (49) apresentam na literatura uma série de estudos do perfil mecânico de diferentes sistemas de fixação externa isolada e comparativamente, analisando rigidez e mobilidade no foco de fratura e chegando à conclusão de que montagens híbridas (anéis metafisários e plataformas lineares diafisárias) de confecção simples podem apresentar características semelhantes àquelas ditas tradicionais circulares ou lineares mais complexas, particularmente ao estudar variações de montagem com o aparelho de fixação externa circular-híbrida de Monticelli-Spinelli (1994). Este modelo de fixador externo ganhou muita popularidade nos últimos anos, sendo uma indicação clássica e quase absoluta para as fraturas cominutivas do plateau tibial e freqüentemente também utilizado nas fraturas cominutivas do pilão tibial. COMENTÁRIOS Muitos fatores contribuíram direta ou indiretamente para a evolução e desenvolvimento dos fixadores externos, desde questões filosóficas e conceituais, como se devemos utilizar fixadores externos rígidos ou dinâmicos, até questões práticas, como a utilização de fixadores de plataformas articuladas ou fixadores estáticos de clampes individuais. Algumas dúvidas já foram sanadas e as indicações vêmse tornando cada vez mais precisas e unânimes. Vejamos algumas delas: 1) Os fixadores rígidos de clampes individuais, tanto mono como biplanares, devem ser utilizados preferencialmente para o tratamento temporário de fraturas. Em particular, as abertas ou expostas. 2) Os fixadores externos modernos de plataforma articulada e módulo de elasticidade interno, geralmente confeccionados de fibra de carbono e ligas de alumínio, podem ser utilizados para o tratamento definitivo de fraturas e ainda em algumas enfermidades ortopédicas congênitas ou adquiridas, para alongamentos e transportes ósseos. Porém, devido a sua potencial instabilidade quando da presença de carga axial, estes fixadores não podem ser indicados em todos os casos. 3) Quanto aos fixadores externos circulares, estes ainda apresentam os melhores resultados em relação a estabilidade e versatilidade de utilização, onde eventualmente outros sistemas não podem ser utilizados com sucesso. Em questionamento deve-se colocar a indicação em enfermidades menos complexas, pois sabidamente este sistema é desconfortável para o paciente e, portanto, não indicamos nestes casos. Deve-se dar preferência a métodos convencionais consagrados de tratamento ou sistemas de fixação externa mais simples, deixando a utilização do fixador circular para os casos graves. 4) Em alongamentos de ossos longos, freqüentemente realizados nos membros inferiores, observamos uma nova tendência na literatura: No fêmur, a utilização conjunta de hastes intramedulares bloqueadas permite a retirada do fixador externo, linear ou circular, logo após o término do processo de alongamento, não sendo necessário aguardar a demorada maturação do regenerado ósseo. Esta conduta possibilita uma melhor e mais precoce reabilitação funcional. Rev Bras Ortop _ Vol. 35, Nº 4 Abril,

6 I.S. ROTBANDE & M.R.F. RAMOS Na tíbia, o fixador externo circular ainda é a melhor escolha e deve ser levado até o final do tratamento, pois o índice de complicação é estatisticamente bem inferior ao do fêmur. Observa-se no histórico dos fixadores externos uma importante evolução no decorrer dos anos e acredita-se que muito ainda se tenha a modificar e a aprender até que se consiga uma maior harmonia entre biologia e tecnologia. REFERÊNCIAS 1. Sisk T.D.: General principles and techniques of external fixation. Clin Orthop 180: , Behrens F.: A primer of fixator devices and configuration. Clin Orthop 241: 5-14, Mears D.C.: External Skeletal Fixation. Baltimore, Williams e Wilkins, 14-41, Chao E.Y.S., Aro H., Lewallen D.G.: The effect of rigidity on fracture headline in external fixation. Clin Orthop 241: 24-35, Behrens F., Johnson W.: Unilateral external fixation: methods to increase and reduce frame stiffness. 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