Controlo de temperatura do cimento ósseo na artroplastia cimentada - Coutinho, Marco Filipe da Fonseca (2012)
Actualmente, a maioria dos implantes ´osseos utilizados na reconstru¸c˜ao articular s˜ao fixos ao osso recorrendo a cimento ´osseo designado comercialmente por polimetilmetacrilato (PMMA). No processo de polimeriza¸c˜ao do PMMA d´a-se uma reac¸c˜ao exot´ermica com liberta¸c˜ao de calor e o consequente aumento de temperatura. O aumento da temperatura (45 -80 ) para al´em dos limites tolerados pelo organismo ´e apontado como uma das raz˜oes para o surgimento de necrose no osso, conduzindo `a impossibilidade/ dificuldade de regenera¸c˜ao do mesmo, colocando em causa a longevidade da artroplastia. O processo de polimeriza¸c˜ao, inicia-se normalmente na interface cimento-osso j´a que esta se encontra `a temperatura mais elevada (corpo humano), promovendo-se assim a polimeriza¸c˜ao, ao longo da espessura do manto de cimento, no sentido do osso para o implante. O facto da interface cimento-implante ser a ´ultima a polimerizar conduz `a existˆencia de imperfei¸c˜oes na mesma. Tais imperfei¸c˜oes podem agir como n´ucleos de inicia¸c˜ao de fissura¸c˜ao do cimento ´osseo originando a sua fractura posterior e conduzindo ao fen´omeno de oste´olise. Pelos motivos apontados torna-se interessante, de forma a melhorar a qualidade mecˆanica da interface cimento-implante, aumentar da temperatura do implante na fase inicial de polimeriza¸c˜ao do cimento ´osseo e simultaneamente evitar que a temperatura de polimeriza¸c˜ao origine necrose de origem t´ermica no osso. Para alcan¸car estes dois objectivos foi desenvolvido um dispositivo de controlo da temperatura do cimento ´osseo, objecto de estudo da presente tese. A primeira etapa deste estudo consistiu na constru¸c˜ao e desenvolvimento do dispositivo electr´onico utilizado. Este desenvolvimento passou pela constru ¸c˜ao f´ısica do dispositivo adaptado `a artroplastia tibial do joelho e pelo processo de programa¸c˜ao do seu software de controlo. Numa segunda etapa procedeu-se `a avalia¸c˜ao experimental da eficiˆencia do dispositivo no aquecimento do prato tibial assim como na temperatura m´axima desenvolvida no cimento ´osseo, utilizando para isso osso fresco bovino. Numa terceira fase desenvolveram-se modelos num´ericos que simularam o processo de polimeriza ¸c˜ao do cimento ´osseo na t´ıbia proximal humana de forma a quantificar nestas condi¸c˜oes a eficiˆencia deste dispositivo, avaliando-se tamb´em a distribui ¸c˜ao de temperaturas no osso. Os resultados obtidos evidenciaram a capacidade de o dispositivo desenvolvido aumentar a temperatura do implante na fase inicial de polimeriza¸c˜ao do cimento ´osseo, promovendo-a a partir da interface cimento-pr´otese, assim como, reduzir a temperatura m´axima do cimento ´osseo, evitando o efeito de necrose t´ermica no osso. Em conclus˜ao, o dispositivo desenvolvido contribui positivamente para o incremento da resistˆencia mecˆanica da interface cimento-implante e reduz o efeito de necrose t´ermica ´ossea.