Distribution of Young’s modulus at the osteotomy site and at the normal cortex site in an ovine tibia - a biomechanical cadaveric study

Resumo Técnico: Distribuição do Módulo de Young no Sítio da Osteotomia e no Córtex Normal em uma Tíbia Ovina

Definição do Problema
A Avanço da Tuberosidade Tibial com fixação cranial (TTA CF) é um procedimento cirúrgico padrão para o tratamento da doença do ligamento cruzado cranial. Embora a consolidação óssea radiográfica após a TTA tenha sido extensamente documentada, há uma carência significativa de dados relativos às propriedades mecânicas do tecido ósseo regenerado no sítio da osteotomia. Especificamente, permanece incerto se o osso formado após a consolidação possui as características mecânicas do osso cortical maduro ou se retém propriedades inferiores que poderiam impactar a capacidade de suporte de carga pós-operatória. Este estudo aborda a lacuna na compreensão da qualidade biomecânica do osso regenerado seis meses após a cirurgia.

Metodologia
O estudo utilizou um modelo cadavérico biomecânico envolvendo quatorze ovelhas Merino fêmeas esqueleticamente maduras (2–4 anos de idade, ~40 kg). Todos os sujeitos foram submetidos à TTA CF e acompanhados por seis meses. Após a eutanásia, amostras ósseas pareadas foram colhidas de cada tíbia: uma do sítio da osteotomia consolidado e outra do correspondente córtex normal intacto, resultando em um total de 28 espécimes.

• Preparação das Amostras: Espécimes retangulares (11 mm × 6 mm × 2,5 mm) foram cortados do lado medial da tíbia proximal. As amostras foram armazenadas em solução salina a 5 °C e testadas dentro de 24 horas após a morte à temperatura ambiente (23 ± 2 °C).
• Testes Mecânicos: Testes de compressão foram conduzidos utilizando uma máquina de ensaio universal MTS Insight 100kN. As amostras foram carregadas a uma velocidade constante de travessa de 5 mm/min.
• Parâmetros Medidos: Força máxima, deslocamento na força máxima, resistência à compressão, rigidez à compressão e módulo de Young.
• Análise Estatística: Devido à distribuição não normal dos dados, foram empregados métodos não paramétricos. Comparações pareadas entre o sítio da osteotomia e o córtex normal foram realizadas utilizando o teste de postos sinalizados de Wilcoxon, com significância estabelecida em p < 0,05.

Principais Resultados
O estudo constatou que o tecido ósseo formado no sítio da osteotomia seis meses após a TTA CF exibiu propriedades biomecânicas significativamente inferiores em comparação ao osso cortical normal:

• Módulo de Young: O osso operado demonstrou um módulo de Young significativamente menor (9,21 ± 3,48 GPa) em comparação ao osso normal (11,80 ± 0, 95 GPa), representando uma redução de aproximadamente 22% (p = 0,002). Em 12 de 14 amostras pareadas (85,7%), o sítio da osteotomia apresentou valores inferiores ao córtex intacto.
• Rigidez à Compressão: A rigidez foi significativamente reduzida no grupo operado (13.857 ± 5.055 N/mm) em comparação ao osso normal (17.896 ± 1.270 N/mm) (p = 0,01).
• Deslocamento: O osso operado exibiu um deslocamento significativamente maior na força máxima (0,37 ± 0,39 mm) em comparação ao osso normal (0,17 ± 0,02 mm) (p = 0,02), indicando maior deformabilidade.
• Métricas de Resistência: Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas na força máxima (p = 0,11) ou na resistência à compressão (p = 0,18), embora uma tendência de queda tenha sido observada no grupo operado.
• Variabilidade: O osso regenerado apresentou uma variabilidade substancialmente maior nas propriedades mecânicas (por exemplo, o módulo de Young variou de 1,36 GPa a 13,21 GPa no grupo operado) em comparação aos valores mais consistentes no osso cortical normal.

Principais Contribuições

• Quantificação do Déficit Mecânico: O estudo fornece dados quantitativos específicos demonstrando que, apesar da consolidação radiográfica, o osso regenerado no sítio da osteotomia da TTA não recupera totalmente a rigidez (módulo de Young) do osso cortical maduro após seis meses.
• Caracterização da Heterogeneidade: A pesquisa destaca o alto grau de heterogeneidade nas propriedades mecânicas do osso regenerado, sugerindo que o processo de remodelamento não é uniforme em todo o sítio de cura, mesmo na marca de seis meses.
• Comparação com Propriedades Trabeculares: Os valores observados de módulo de Young no sítio da osteotomia consolidado (média de ~9,2 GPa) são mais próximos dos valores tipicamente associados ao osso trabecular do que ao osso cortical maduro, implicando que o tecido pode não ter se reorganizado totalmente em uma estrutura lamelar.

Significância e Alegações
Os autores afirmam que estes achados sugerem que o remodelamento ósseo e a maturação mecânica continuam além do período pós-operatório padrão de seis meses. O estudo conclui que, embora o osso tenha consolidado radiograficamente, ele permanece biomecanicamente imaturo e altamente heterogêneo. Consequentemente, o tecido regenerado possui integridade estrutural reduzida e é mais suscetível à deformação sob carga em comparação ao osso cortical intacto.

O artigo postula que estes resultados têm implicações importantes para a compreensão da qualidade da consolidação e da capacidade do osso de suportar cargas fisiológicas durante a fase de recuperação. Os autores enfatizam que as propriedades mecânicas do tecido são provavelmente influenciadas pelas condições biomecânicas locais e pela natureza contínua e não uniforme do processo de remodelamento, e não simplesmente pela passagem do tempo. O estudo não propõe protocolos clínicos específicos para o manejo de carga, mas sugere que as características mecânicas do sítio consolidado diferem significativamente do tecido original.