Estudo comparativo das pressões de contacto na cartilagem articular em modelos da articulação da anca com conflito femoroacetabular com deformidade cefálica de diferentes dimensões

EnquadramentoNa articulação da anca, o conflito femoroacetabular depende de uma relação morfológica anormal entre a cabeça do fémur e a cavidade acetabular. O conflito do tipo “cam” resulta da presença de uma porção não esférica na cabeça do fémur, localizada geralmente no quadrante antero-superior da região de transição com o colo anatómico (Fig. 1) que pode pressionar excessivamente a cartilagem acetabular no movimento de flexão e/ou rotação interna originando lesões que são macroscopicamente visíveis (Fig. 2).

Figura 1. Articulação da anca normal e com conflito femoroacetabular do tipo “cam”.

Figura 2. Aspecto intra-operatório onde é visível um aspecto de condromalacia fibrilar crescente da região equatorial para a periferia da cabeça femoral.

ObjectivosEstudos prévios em modelos construídos a partir de sequências de imagens de ressonância magnética nuclear de alta resolução antes da cirurgia, depois da cirurgia e numa anca normal (sem deformidade) mostram claramente que existe um aumento das tensões e da pressão de contacto na cartilagem acetabular, localizado na periferia da articulação, do modelo patológico com deformidade “cam” acentuada (ângulo alfa superior a 80º) (Fig. 3 a Fig. 6). Utilizando os mesmos métodos dos estudos anteriores, pretende-se agora comparar as pressões de contacto em modelos com deformidade “cam” mais pequena (ângulo alfa entre 55º e 65º). Espera-se obter uma menor pressão de contacto na periferia da articulação mas uma área de pressões de contacto mais extensa e distribuída mais profundamente na cavidade acetabular. Pretende-se igualmente

estudar o efeito do “amolecimento" da cartilagem (tal como acontece nos fenómenos iniciais de osteoartrose) nas pressões de contacto na articulação.

O trabalho proposto insere-se num estudo mais vasto no qual se pretende: 1) demonstrar que o conflito femoroacetabular do tipo “cam” corresponde a um risco acrescido de osteoartrose da anca e 2) elaborar algoritmos clínicos de tratamento cirúrgico adequado.

O trabalho proposto terá as seguintes fases:

1. Modelação geométrica e malhamento 3D por elementos finitos dos tecidos duros e moles a partir de imagens de artroressonância magnética (MRA).

2. Determinação das pressões no contacto intra-articulares e das tensões nas cartilagens por elementos finitos tridimensionais, considerando os tecidos moles como elásticos lineares e os tecidos duros como elásticos lineares ou rígidos.

3. Discussão dos resultados.

RequisitosConhecimentos do método dos elementos finitos e de utilização do programa Abaqus.

Responsável IST: Prof. Fernando SimõesResponsável FMUL: Dr. Paulo Rego (Director do Serviço de Ortopedia do Hospital Beatriz Ângelo)

Figura 3. (b) Distribuição de tensões na cartilagem articular da cavidade acetabular de uma articulação patológica após uma rotação interna.

Figura 4. (b) Distribuição de tensões na cartilagem articular da cavidade acetabular de uma articulação normal após uma rotação interna.

Figura 5. Distribuição de pressões em pontos seleccionados da cartilagem articular da cabeça femoral de uma articulação patológica durante uma rotação interna.

Figura 6. Distribuição de pressões em pontos seleccionados da cartilagem articular da cabeça femoral de uma articulação normal durante uma rotação interna.