Controlo de temperatura na artroplastia cimentada da anca - Duarte, José João Pereira (2018)
Presentemente, a maioria dos implantes ósseos são fixos ao osso recorrendo a cimento ósseo (PMMA). O processo de polimerização do PMMA inicia-se normalmente na interface PMMA-Osso, já que esta se encontra á temperatura mais elevada, sendo por esta razão a interface Implante-PMMA a última a polimerizar. Este processo conduz à existência de imperfeições tais como porosidades e microfissuras nesta interface. Tais imperfeições podem agir como núcleos de iniciação da fratura do PMMA, promovendo o fenómeno de osteólise e também a falência da ligação mecânica Implante-Osso. A polimerização do PMMA é uma reação exotérmica, com o consequente aumento de temperatura do PMMA e da sua envolvente. O aumento da temperatura no osso para além dos limites tolerados pelo organismo é apontado como uma das razões para o surgimento de necrose no osso, colocando em causa a longevidade da artroplastia. Assim, torna-se desejável melhorar a qualidade mecânica da interface Implante-PMMA através do aumento da temperatura do implante na fase inicial do processo de polimerização e na fase sequente evitar que esse acréscimo da temperatura possa contribuir para um aumento do risco de necrose de origem térmica no osso. Para alcançar estes dois objetivos foi desenvolvido um dispositivo de controlo da temperatura do componente femoral da articulação da anca, objeto de estudo da presente tese. Numa primeira etapa deste trabalho avaliou-se a diversidade de implantes, assim como o espaço livre para a utilização do novo dispositivo durante a artroplastia. De seguida procedeu-se ao desenvolvimento de modelos numéricos exploratórios para avaliar a evolução das temperaturas no osso e haste femoral durante a polimerização. Em seguida procedeu-se à avaliação experimental "in-vitro" do processo de polimerização em modelos de fémur sintético e animal, avaliando a eficiência do dispositivo desenvolvido. Os resultados evidenciaram a capacidade do dispositivo em aumentar a temperatura proximal do implante, assim como a capacidade de reduzir o potencial efeito de necrose de origem térmica no osso adjacente. Finalmente desenvolveram-se modelos numéricos que replicaram os modelos experimentais, sendo que os resultados obtidos evidenciaram uma boa correlação entre ambos os tipos de modelos. Por fim procedeu-se a uma adaptação dos modelos numéricos às condições do osso humano durante a artroplastia da anca. Os resultados obtidos nestas condições evidenciaram a capacidade de o dispositivo desenvolvido aumentar a temperatura proximal da haste femoral na fase inicial de polimerização, promovendo-a a partir da interface Implante-PMMA, assim como, na fase subsequente evitar um acréscimo da temperatura no osso adjacente ao implante. Em conclusão, o dispositivo desenvolvido contribui positivamente para o incremento da resistência mecânica da interface Implante-PMMA proximal não potencializando o efeito de necrose térmica óssea.