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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
João Bourbon de Albuquerque II
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Júnior, Maurício Kfuri (President)
Araujo, Paulo Henrique Mendes de
Fogagnolo, Fabrício
Riberto, Marcelo
Title in Portuguese
Avaliação biomecânica da técnica onlay para reconstrução do ligamento cruzado posterior: comparação entre as fixações unicortical e bicortical do enxerto na tíbia
Keywords in Portuguese
Estresse mecânico
Fenômenos biomecânicos
Ligamento cruzado posterior
Reconstrução do ligamento cruzado posterior
Ruptura
Abstract in Portuguese
As lesões do ligamento cruzado posterior (LCP) geralmente estão associadas a traumas de alta energia. Ainda existem muitas controvérsias sobre a técnica cirúrgica ideal para o tratamento dessas lesões, no que diz respeito aos métodos de seleção e fixação do enxerto. A técnica onlay, recentemente descrita, permite a fixação direta de um autoenxerto de tendões flexores ao aspecto posterior da tíbia com parafuso esponjoso e arruela dentada plástica, com proteção às estruturas neurovasculares e evitando a chamada "curva assassina". O objetivo deste estudo foi realizar uma avaliação biomecânica da técnica onlay, comparando entre si as fixações tibiais unicortical e bicortical de enxertos, imediatamente após o implante (tempo zero). O ensaio biomecânico e a coleta de dados foram realizados no Thompson Laboratory for Regenerative Orthopaedic da Universidade de Missouri (Columbia, Missouri, EUA). Para isso, oito joelhos de espécimes cadavéricos foram distribuídos aleatoriamente em uma das duas técnicas de fixação do LCP (n = 4 joelhos/técnica), que foram realizadas por cirurgiões experientes no procedimento. O teste biomecânico consistiu em uma força com direção posterior aplicada a região proximal da tíbia, em quatro ângulos de flexão do joelho, 10o, 30o, 60o e 90o. O teste foi realizado com uma taxa de deslocamento de 1 mm/s, em uma máquina servo-hidráulica (8821s, Instron, Norwood, MA). As variáveis medidas foram: carga para 5 mm de deslocamento posterior, deslocamento máximo (com carga de 100 N) e rigidez. Para a análise estatística, os dados de cada joelho foram normalizados para o joelho com LCP nativo intacto e depois agrupados nas categorias unicortical ou bicortical, de acordo com a fixação realizada. Dados obtidos, nas variáveis mencionadas, para os grupos joelho intacto, joelho desbridado, unicortical e bicortical, foram comparados por meio da análise de variância simples (one-way ANOVA) para avaliar diferenças estatisticamente significativas (p < 0,05). Quando comparadas aos joelhos com LCP desbridado, as técnicas de fixação unicortical e bicortical apresentaram menor frouxidão a uma carga máxima de 100N. Quando comparados com os joelhos intactos, o grupo unicortical apresentou maior frouxidão em todos os ângulos e o grupo bicortical apresentou maior frouxidão apenas a 90o de flexão (p < 0,001). Na avaliação da força relativa do enxerto, ou seja, a carga necessária para atingir 5 mm de deslocamento na gaveta posterior, as técnicas unicortical e bicortical exigiram menos carga que os joelhos com LCP intacto. O grupo com fixação bicortical, no entanto, foi superior ao unicortical em todos os ângulos (p < 0,001), na avaliação da força relativa. Em relação à rigidez, não houve diferenças significativas entre os grupos unicortical e bicortical e ambos foram superiores aos joelhos desbridados e inferiores aos joelhos com LCP intacto. Com base nos testes biomecânicos de cadáveres, nenhuma das técnicas de reconstrução do LCP foi capaz de reproduzir os resultados do joelho com LCP intacto, mas ambas as técnicas foram superiores aos joelhos com deficiência de LCP. Ao se optar pela técnica onlay de reconstrução do LCP, a técnica de fixação tibial bicortical parece ter vantagens biomecânicas em relação à técnica de fixação unicortical.
Title in English
Onlay reconstruction of the posterior cruciate ligament: biomechanical comparison of unicortical and bicortical tibial fixation
Keywords in English
Biomechanical phenomena
Mechanical stress
Posterior cruciate ligament
Posterior cruciate ligament reconstruction
Rupture
Abstract in English
Posterior cruciate ligament (PCL) injuries are generally associated with high energy trauma. There are many controversies regarding optimal surgical technique in regard to graft selection and fixation methods. The recently described onlay technique allows for direct fixation of a hamstring autograft to the posterior aspect of the tibia, protecting the neurovascular structures and avoiding the so-called "killer turn". The onlay technique requires a cancellous screw and spiked washer to secure the graft to the tibia. The objective of this study was to compare immediate post-implantation biomechanics of unicortical versus bicortical tibial fixation of onlay PCL grafts. Biomechanical testing and data collection were performed at the Thompson Laboratory for Regenerative Orthopedics at the University of Missouri (Columbia-Missouri-USA). For that, eight knees were randomly assigned to one of two onlay PCL techniques (n= 4 knees/technique), performed by surgeons experienced with the procedure. Testing consisted of a posterior-directed force at four knee flexion angles, 10, 30, 60, and 90 degrees, at a displacement rate of 1 mm/s, performed in a servo-hydraulic machine (8821s, Instron, Norwood, MA). Measured variables were: load to 5 mm of posterior displacement, maximum displacement (at 100 N load) and stiffness. For statistical analyses, data for each knee were normalized to the native PCL-intact knee and then grouped into unicortical or bicortical groups accordingly. Data for load to 5 mm (strength), displacement at 100 N, and stiffness were compared among PCL-intact, PCL-deficient, unicortical fixation, and bicortical fixation categories using one-way analysis of variance (ANOVA) to assess for statistically significant (p < 0.05) differences. When compared to PCL-deficient knees, both unicortical and bicortical fixation techniques had less laxity at a maximum load of 100N. When compared with PCL-intact knees, unicortical had more laxity at all angles and bicortical had more laxity only at 90 degrees (p < 0.001). For relative graft strength, namely the load required to reach 5mm of displacement in posterior drawer, unicortical and bicortical techniques required less load to 5 mm of posterior drawer than for PCL-intact knees. Bicortical, however, outperformed unicortical at all angles (p < 0.001) for relative strength. Regarding stiffness of each construct, there were no significant differences between unicortical and bicortical and both were superior to PCL-deficient and inferior to PCL-intact knees. Based on cadaveric biomechanical testing, none of the reconstructed PCL knees was able to replicate the intact native PCL, but both techniques were superior to PCLdeficient knees. The bicortical tibial fixation technique appears to have biomechanical advantages when opting for onlay PCL reconstruction.
 
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Publishing Date
2019-08-13
 
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