Questão de Princípios de osteossíntese (OrtoQuestões Simulados)

Conceito-chave

Rigidez e resistência respondem a perguntas diferentes. Rigidez diz quanto um material deforma sob determinada carga. Resistência diz quanta carga ele suporta antes de deformar permanentemente ou de romper. O Rockwood (capítulo 1, Material Properties, Tabela 1-1 e Figura 1-2) usa justamente aço inoxidável e titânio para mostrar que as duas coisas não andam juntas.

A curva tensão por deformação. Ao carregar um corpo de prova progressivamente, obtém-se uma curva:

1. Região elástica, a faixa de trabalho. A deformação é proporcional à carga e desaparece quando a carga é retirada, como uma mola. A inclinação dessa reta é o módulo de elasticidade (E): quanto mais inclinada, mais rígido o material.
2. Ponto de escoamento. A partir dele começa a deformação plástica, permanente. A carga correspondente é a resistência ao escoamento.
3. Ponto de falha. A carga em que o material rompe é a resistência máxima (ou última).

Um exemplo do centro cirúrgico ilustra os três trechos: ao moldar uma placa com força pequena, ela volta à forma original (região elástica); com força maior, passa do escoamento e fica com o contorno desejado (deformação plástica).

Os números do capítulo.

Propriedade	Aço inoxidável	Titânio
Módulo de elasticidade	cerca de 200 GPa	cerca de 110 GPa
Resistência máxima	cerca de 900 MPa	cerca de 860 MPa

O aço é aproximadamente duas vezes mais rígido que o titânio, mas a resistência máxima dos dois é semelhante. Nas palavras do livro, um material mais elástico não precisa ser mais fraco que um material mais rígido.

Dúctil e frágil. O aço inoxidável tem grande deformação entre o escoamento e a ruptura, por isso é chamado dúctil: avisa antes de quebrar e aceita ser moldado. O polimetilmetacrilato (cimento ósseo) praticamente não deforma antes de romper, e é chamado frágil; golpeado com um osteótomo, ele trinca em vez de amassar. A cortical óssea também se comporta como material frágil em carga única, e sua resistência máxima é quase quatro vezes menor que a do aço: em uma queda, é o osso que quebra perto do implante, e não o implante.

Fadiga: o modo de falha que importa para os implantes. Cargas repetidas abaixo da resistência máxima produzem microfissuras. No osso, a remodelação repara essas microfissuras continuamente. No metal, elas se acumulam e se propagam até a ruptura por fadiga, representada na curva S-N (tensão por número de ciclos). Implantes de fratura são projetados para carregar a carga só até a consolidação; se a fratura não consolida, a falha por fadiga do material de síntese é questão de tempo. O capítulo resume a ideia como uma corrida entre a consolidação e a falha do construto.

Por que a rigidez menor do titânio é útil. Uma placa aumenta a rigidez da diáfise, e na transição entre o segmento com placa e o segmento sem placa surge um gradiente de rigidez que concentra tensões no parafuso da extremidade. Como o titânio tem cerca de metade da rigidez do aço, ele reduz esse gradiente e a concentração de tensões. Pelo mesmo motivo, as hastes intramedulares modernas costumam ser de liga de titânio, com ponta afilada e arredondada.

Isotropia. Metais como aço e titânio são isotrópicos: têm as mesmas propriedades em qualquer direção de carga. O osso cortical é anisotrópico: é cerca de 50% mais rígido no sentido longitudinal dos ósteons (17 GPa) do que no transversal (12 GPa), e sua resistência à compressão é 50% maior que à tração.