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. 2019 Jun 27;54(3):261–267. doi: 10.1055/s-0039-1688756

Biomechanical Analysis of Two Types of Humerus Supracondylar Fracture Fixation in Anatomical Model *

Marcos Ceita Nunes 1,, Ticiano Dozza Posser 1, Charles Leonardo Israel 2, Leandro de Freitas Spinelli 2,3, Luis Gustavo Calieron 1, Jung Ho Kim 1
PMCID: PMC6597430  PMID: 31363279

Abstract

Objective  To analyze the stability of humerus supracondylar fracture fixation with Kirschner wires comparing intramedullary and lateral (Fi), and two parallel lateral wires (FL) fixation in experimental models, to define which configuration presents greater stability.

Methods  A total of 72 synthetic humeri were cross-sectioned to simulate the fracture. These bones were divided into two equal groups and the fractures were fixed with parallel Kirschner wires (FL) and with a lateral and intramedullary (Fi) wire. Then, the test specimens were subjected to stress load tests on a universal test machine, measured in Newtons (N). Each group was subdivided into varus load, valgus, extension, flexion, external rotation and internal rotation. An analysis of the data was performed comparing the subgroups of the FL group with their respective subgroups of the Fi group through the two-tailed t test.

Results  The two-tailed t test showed that in 4 of the 6 evaluated conditions there was no significant statistical difference between the groups ( p  > 0.05). We have found a significant difference between the group with extension load with a mean of 19 N (FL group) and of 28.7 N (Fi group) ( p  = 0.004), and also between the groups with flexural load with the mean of the forces recorded in the FL group of 17.1 N and of 22.9 N in the Fi group ( p  = 0.01).

Conclusion  Fixation with one intramedullary wire and one lateral wire, considering loads in extension and flexion, presents greater stability when compared to a fixation with two lateral wires, suggesting similar clinical results.

Keywords: biomechanical phenomena, epiphyses/injuries, fracture fixation, humeral fractures

Introduction

Supracondylar fracture is more common in the 4- to 7-year-old age group, 1 corresponding to two-thirds of children hospitalized for elbow trauma and to 30% of the fractures in this population. 2 Due to the particular anatomy of the elbow and to the ossification order in the growth nuclei, the supracondylar fracture virtually always behaves in extension patterns, with posterior medial, posterior lateral and flexion displacements. The displacement degree is defined by the direction of the deforming force, by the position of the limb during the trauma, and by the magnitude of this force. 3 4

Gartland classified this fracture in three types according to the displacement degree; it is agreed that grade 1 fractures require conservative treatment. 5 Some papers describe conservative techniques, that is, reduction and immobilization, in grade 2 and 3 fractures. 6 However, many authors describe reduction and percutaneous fixation as the gold standard for displaced fractures. 7 8 As such, there is no consensus as to the best positioning of Kirschner wires in the stabilization of this fracture. 9 Fixation with a cross-wired configuration provides better stability, but there is a risk of iatrogenic injury of the ulnar nerve. The configuration with two lateral wires showed lower stability of the crossed wires and lower incidence of ulnar nerve lesions; in addition, it is technically more challenging, since the space for wire placement both in divergent and parallel directions is small. However, both configurations have similar clinical results. 10 11 12 13

In 1991, Bertol et al 14 published the technique of supracondylar fractures fixation with posterior medial deviation using an intramedullary Kirschner wire inserted just lateral to the olecranon and another one lateral at the epicondyle entry, in a presumably easier technique, since it optimizes the lateral spine space.

Numerous biomechanical studies compare different positional configurations of Kirchner wires in the stabilization of supracondylar humerus fracture, 13 15 16 but there are no reports analyzing the configuration with an intramedullary and a lateral wire. The present study aims to compare fixation techniques using an intramedullary wire or two parallel lateral wires.

Materials and Methods

The test specimens of the present study were 72 synthetic humeri (model 3022B – left humerus with medullary canal and spongy material) (Nacional Ossos, Jaú, SP, Brazil), which were equally cross-sectioned, parallel to the articular surface in the coronal plane, with a distal guided saw; the section passed into the olecranon fossa at 3 centimeters from the distal humeral edge, simulating a supracondylar fracture ( Fig. 1 ). The cross-section was selected because 80% of the supracondylar fractures have a transverse pattern in lateral radiographs 17 ; moreover, the fracture obliquity causes instability. 18

Fig. 1.

Fig. 1

Test specimens: cross-section of a synthetic humerus at its distal portion, through the olecranon fossa at 3 centimeters from the distal edge of the bone, simulating a supracondylar fracture.

The sectioned synthetic humeri were divided into two groups according to fixation: a group fixed with two lateral wires (FL) and a group with fixed with an intramedullary wire and a lateral wire (Fi). All of the models were submitted to the anatomical reduction and fixation with 2.0 mm Kirschner wires. Each group had a standard fixation model to assure that the fixations were identical. In the FL group, the fixation was performed with 2 2.0 mm Kirschner wires entering laterally at the epicondyle, with the most distal wire at the lower edge of the lateral epicondyle and the proximal wire 1 cm above the former, parallel to the axis of the humeral shaft, fixed on the opposite cortical layer, 3 cm above the fracture line.

In the Fi group, the fixation was also performed with 2 2.0 mm Kirschner wires, with the 1 st wire entering 2 mm lateral to the lateral border of the trochlea, at the trochlear groove, thus becoming intramedullary and introduced up to the transition between the middle third and the distal third of the humerus, 11 cm from the distal humeral end, and the 2 nd wire inserted in the center of the lateral epicondyle at a 30° angle to the humeral axis, crossing the 1 st wire at 2 cm from the fracture line and fixed in the opposite cortical layer at 3 cm from the fracture line.

Fixations were aided by a perforator and fluoroscopy. All of the specimens were compared to their respective standardized models by fluoroscopy, complying with the previously mentioned fixation criteria, and assuring the similarity between them ( Fig. 2 ).

Fig. 2.

Fig. 2

Test specimens compared with their respective standardized models at fluoroscopy, complying with the fixation criteria and ensuring the similarity between them.

Specimens that did not comply with the fixation criteria were excluded. After the fixation, the humeri from both groups were sent to the Engineering Laboratory, where, together with a collaborating engineer, each group was divided into subgroups according to the performed load tests: subgroup 1, varus load; subgroup 2, valgus load; subgroup 3, load in extension; subgroup 4, load in flexion; subgroup 5, load in internal rotation; and subgroup 6, load in external rotation.

Load tests were performed on a universal tensile testing machine, model UPM 200 (3022B, left humerus with medullary canal and spongy material, Nacional Ossos, Jaú, SP, Brazil), and an HBM U9B (3022B, left humerus with medullary canal and spongy material, Nacional Ossos, Jaú, SP, Brazil) load cell (20KN = 1mV/V). The test measures the load generated in Newtons (N) during the continuous displacement promoted by the traction test machine at a speed of 1 mm/s, with a maximum established displacement of 10 cm, which promotes an angulation of up to 45° in the specimen with rotation fulcrum at the fracture line ( Fig. 3 ).

Fig. 3.

Fig. 3

Universal tensile testing machine model UPM 200 and an HBM U9B load cell (20 KN = 1 mV/V)

A support for the anatomical coupling of the distal humerus was developed, allowing the application and measurement of loads in bone models at a point 10 cm proximal to the fracture line up to a 45° of angulation and/or material failure ( Fig. 4 ). A mechanism to create rotational forces from the load established by the tensile testing machine was also developed ( Fig. 5 ). Rotational loads were applied until the breakage of the bone models.

Fig. 4.

Fig. 4

Applied and measured loads on the specimens, at a point 10 cm proximal to the fracture line, until reaching a 45° angle and/or material failure.

Fig. 5.

Fig. 5

Mechanism for the application of rotational loads.

The data generated by the load cell in each bone model show that, during displacement, the force in N initially increases until it reaches a plateau (which is related to the higher recorded forces); next, the applied force decreases, which is related to the bone model breakage and/or to a 45° displacement. In this way, the force in N when reaching this plateau was defined as the variable to be analyzed, that is, the maximum force recorded during the displacement, at the end of the linear region of the graph.

The sample size was calculated in the PEPI (Programs for Epidemiologists) software, version 4.0, and based on the study by Bloom et al . 19 For a significance level of 5%, 90% power, and an estimated standard deviation [SD] of 3.5 with a mean difference of 8N, a minimum total of 6 parts per subgroup was obtained, totaling 36 per group.

The data analysis was performed with Microsoft Office Excel 2010 software (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA), comparing FL subgroups to their respective Fi subgroups through two-tailed t tests. The present study does not have conflicts of interests.

Results

Loading tests results to compare the stability of the two wire configurations are represented in N in Table 1 . The two-tailed t test showed that there was no significant statistical difference in 4 of the 6 loads applied ( p < 0.05 ) ( Table 1 ).

Table 1. Mechanical load force and direction data.

Group (FL) Group (Fi) Two-tailed t test
Varus (N) 28.7 ± 3.5 30.7 ± 4.9 p = 0.230
Valgus (N) 20.6 ± 5.2 22.9 ± 3.4 p = 0.240
Extension (N) 19.0 ± 3.4 28.7 ± 4.0 p = 0.004
Flexion (N) 17.1 ± 1.2 22.9 ± 4.0 p = 0.015
Internal Rotation (N) 12.55 ± 1.2 11.7 ± 2.6 p = 0.256
External Rotation (N) 11.2 ± 1.8 11.6 ± 1.0 p = 0.292

Abbreviations: Fi, fixation with intramedullary and lateral wires; FL, fixation with two lateral wires; N, Newtons.

In the bone models submitted to the varus load, the mean of the highest recorded forces during displacement in FL group was of 28.7 N, with a SD of 3.5 N. In the Fi group, the mean force was 30.7 N, with a SD of 4.9 N. Thus, the two-tailed t test did not reveal a statistically significant difference between these groups ( p = 0.23 ) ( Fig. 6 ).

Fig. 6.

Fig. 6

Graphic representation of test results of loads in varus, valgus, extension and flexion and internal and external rotation.

In the models submitted to valgus load, the mean of the highest recorded forces in the FL group was of 20.6 N, with a SD of 5.2 N. In the Fi group, the mean value was of 22.9 N, with a SD of 3.4 N. As with the varus load, the two-tailed t test did not reveal a statistically significant difference between the groups ( p = 0.24 ) ( Fig. 6 ).

In addition, there was no statistically significant difference between the groups at the load tests in internal and external rotation ( p = 0.25 and p =  0.24 , respectively) ( Fig. 6 ).

There was a statistically significant difference between the 2 groups in the extension load tests ( p = 0.004 ), with a mean of the highest recorded forces in the FL group of 19.0 N and a SD of 3.4 N, whereas the Fi group presented a value of 28.7 Newtons and a SD of 4.0 N ( Fig. 6 ). Thus, during the constant displacement established by the test machine, a greater force was generated and recorded by the load cell in the Fi group compared with the FL group. As such, we can also suggest that the configuration with an intramedullary wire and a lateral wire provides greater stability in extension loads when compared with the configuration with two parallel lateral wires.

Models submitted to the flexion load also showed a significant statistical difference between the groups ( p = 0.01 ), with the mean of the highest recorded forces in the FL group of 17.1 N and a SD of 1.2 N, and a mean value of 22.9 N and a SD of 4 N in the Fi group ( Fig. 6 ).

Discussion

The main goals of the treatment of displaced supracondylar fractures are anatomic reduction and a secure fixation with no angular deformities. This is usually achieved with closed reduction and percutaneous fixation. 20 21 22 Fixation requires full attention to the clinical and radiological examination of the contralateral elbow, in addition to true orthogonal projections at fluoroscopy and the consideration of well-described radiographic parameters for total correction of the deformity. 23 Defective consolidations are also related to inadequate fixations and technical errors during the procedure. 19

Several biomechanical studies have demonstrated that the cross-wire fixation has a greater rotational stability than the lateral wiring fixations, 15 but with a higher risk of iatrogenic injury of the ulnar nerve. 12 Bloom et al 16 reported that three lateral divergent pins provides the same resistance as two crossed wires, which are more resistant than two lateral wires, but, in most cases, there is not enough space for lateral pinning. 19 In a prospective randomized clinical trial comparing lateral and crossed fixation techniques for the treatment of type III humeral supracondylar fractures, Kocher et al 11 did not find a significant difference between both groups regarding radiographic and clinical outcome. In another prospective randomized study, Blanco et al 24 found no significant radiological differences between crossed and lateral wiring fixation.

Our study shows that the technique with intramedullary wire presents a greater resistance under flexion and extension loads than the technique with lateral wires; at other loads, the results are similar. In the former technique, the first step after achieving a suitable reduction is the introduction of the intramedullary wire, 14 which blocks the forces in axial direction, mainly flexion and extension, safely allowing the correction of the remaining rotational deformities, that is, this technique tolerates a rotational adjustment after the precise reduction in the axial direction, which is not possible with lateral wiring. As such, the intramedullary wire fixation facilitates anatomical reduction, which maximizes the stability of all fixation configurations. 19 In addition, intramedullary wire fixation maintains a greater lateral space for wire placement.

Since the clinical results of the two crossed wires technique are similar to those obtained with two lateral wires, 1 24 25 26 we can assume that, according to the present mechanical study, the clinical results of the fixation with an intramedullary wire are equivalent to those provided by these techniques; however, a randomized clinical trial is required to confirm this assumption.

Some limitations of the present study should be recognized. Although the use of synthetic models for mechanical analysis of fracture reduction techniques is common in the literature, these investigations do not consider the variability in fracture patterns nor the anatomy with the surrounding periosteum that may contribute to fragment stability. 15 27 Furthermore, the physiological loads acting on the elbow are certainly more complex than the single axis of the load test directions used in the present study. In addition, the pins were placed in an ideal situation, without considering the difficulty of intraoperative insertion, which cannot be simulated. The design of the present study does not allow direct comparisons of the applied loads in models with organic bones, allowing only the comparison between the fixation techniques for these fractures.

Conclusion

In the present study, the intramedullary wire fixation provides a greater stability under flexion and extension loads when compared with the lateral wiring fixation, with similar results under other applied loads, suggesting acceptable clinical results, as already proven by Bertol et al. 14 As such, it is an excellent option for the configuration of Kirschner wires when treating these fractures.

Conflitos de Interesses Os autores declaram não haver conflitos de interesses.

*

Trabalho realizado no Hospital São Vicente de Paulo, Passo Fundo, RS, Brasil.

*

Worked performed at the Hospital São Vicente de Paulo, Passo Fundo, RS, Brazil.

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Análise biomecânica de dois tipos de fixação de fratura supracondiliana de úmero em modelo anatômico *

Resumo

Objetivo  Analisar através de ensaios mecânicos a estabilidade da fixação da fratura supracondiliana do úmero com dois fios de Kirschner, intramedular e lateral (Fi), comparada à fixação com dois fios laterais paralelos (FL) em modelos anatômicos, de forma a se definir qual configuração apresenta maior estabilidade.

Métodos  Foram utilizados como corpos de prova 72 úmeros sintéticos, os quais foram seccionados transversalmente para simular a fratura. Estes ossos foram divididos em dois grupos iguais e as fraturas fixadas com dois fios de Kirschner paralelos (FL) e com um fio lateral e outro intramedular (Fi). Então os corpos de prova foram submetidos aos testes de carga em estresse em uma máquina de ensaio universal, medidos em Newtons (N). Cada grupo foi subdividido em carga em varo, em valgo, em extensão, em flexão, em rotação externa e em rotação interna. A análise dos dados foi realizada comparando os subgrupos do grupo FL, com seus respectivos subgrupos do grupo Fi através do teste t bicaudal.

Resultados  O teste t bicaudal demonstrou que em 4 das 6 condições aplicadas não houve diferença estatística significativa entre os grupos ( p  > 0,05). Encontramos uma diferença significativa entre os grupos com carga em extensão com uma média das maiores forças no grupo FL de 19 N e no grupo Fi de 28,7 N ( p  = 0,004), e também entre os grupos com carga em flexão com a média de forças registradas no grupo FL de 17,1 N e no grupo Fi de 22,9 N ( p  = 0,01).

Conclusão  A fixação com fio intramedular e um fio lateral para cargas em extensão e flexão apresenta maior estabilidade quando comparada com a fixação com dois fios laterais paralelos, sugerindo resultados clínicos no mínimo semelhantes.

Palavras-chave: fenômenos biomecânicos, epífises/lesões, fixação de fratura, fraturas do úmero

Introdução

A fratura supracondiliana é mais comum no período entre 4 a 7 anos de idade, 1 corresponde a dois terços das crianças hospitalizadas por trauma em cotovelo e a 30% das fraturas nesta faixa etária. 2 Devido à anatomia particular do cotovelo, a configuração das partes moles e a ordem de ossificação dos núcleos de crescimento, a fratura supracondiliana se comporta em padrões quase sempre definidos em extensão, com deslocamentos posteromediais, posterolaterais e em flexão. O grau de deslocamento é definido pela direção da força deformante, pela posição do membro na hora do trauma e pela magnitude desta força. 3 4

Gartland classificou esta fratura em três tipos de acordo com o grau de deslocamento: é consenso que as fraturas de grau 1 são de tratamento conservador. 5 Existem também artigos descrevendo técnicas conservadoras com redução e imobilização nas de grau 2 e 3. 6 Porém, muitos autores descrevem a redução e fixação percutânea como o padrão ouro nas fraturas deslocadas. 7 8 Neste sentido, não existe consenso quanto à melhor posição dos fios de Kirschner na estabilização desta fratura. 9 A fixação com configuração com fios cruzados dá uma melhor estabilidade; no entanto, há o risco de lesão iatrogênica do nervo ulnar. A configuração com dois fios laterais demonstrou ter estabilidade inferior aos fios cruzados, menor incidência de lesões do nervo ulnar e ser tecnicamente mais difícil, pois tanto na direção divergente quanto na paralela o espaço lateral para colocação dos fios é diminuto. Entretanto, ambas apresentam resultados clínicos semelhantes. 10 11 12 13

Em 1991, Bertol et al 14 publicaram a técnica de fixação das fraturas supracondilianas com desvio posteromedial com um fio de Kirschner intramedular inserido logo lateral ao olécrano e outro lateral com entrada no epicôndilo, sendo esta técnica presumidamente mais fácil, pois otimiza o espaço da coluna lateral.

Existem inúmeros estudos biomecânicos comparando as diversas configurações de posição dos fios de Kirchner na estabilização da fratura supracondiliana de úmero, 13 15 16 porém não existe nenhum estudo que analise a configuração com um fio intramedular e outro lateral. O objetivo do presente estudo é comparar a técnica de fixação com fio intramedular com a técnica de fixação com dois fios paralelos laterais.

Materiais e Métodos

A presente pesquisa utilizou como corpos de prova 72 úmeros esquerdos sintéticos com canal medular e material esponjoso modelo 3022B (Nacional Ossos, Jaú, SP, Brasil) que foram seccionados igualmente de forma transversal, paralelamente à superfície articular no plano coronal, com uma serra guiada em sua porção distal, com a secção passando na fossa do olécrano a 3 cm da borda distal do úmero, simulando uma fratura supracondiliana ( Fig. 1 ). Optamos pelo corte transversal, pois 80% das fraturas supracondilianas apresentam um padrão de fratura transversal na radiografia em perfil 17 e, além disso, a obliquidade da fratura determina instabilidade. 18

Fig. 1.

Fig. 1

Corpos de prova: úmeros sintéticos seccionados transversalmente em sua porção distal, com a secção passando na fossa do olécrano a 3 cm da borda distal do úmero, simulando uma fratura supracondiliana.

Os úmeros sintéticos seccionados foram divididos em dois grupos conforme a configuração da fixação: grupo com fixação com dois fios laterais (FL) e grupo com fixação com um fio intramedular e um fio lateral (Fi). Todos os modelos tiveram redução anatômica e fixação com fios de Kirschner 2.0 mm. Confeccionamos um modelo padronizado de fixação para cada grupo, assegurando que as fixações de cada grupo fossem idênticas. No grupo FL, a fixação foi realizada com dois fios de Kirschner 2.0 mm com entrada no epicôndilo lateral, sendo o fio mais distal na borda inferior do epicôndilo lateral e o fio proximal 1 cm acima, paralelos, a 30° com o eixo da diáfise do úmero, fixados na cortical oposta 3 cm acima da linha de fratura.

No grupo Fi, a fixação também foi realizada com dois fios de Kirschner 2.0 mm com o 1° fio entrando 2 mm lateral à borda lateral da tróclea, no sulco capítulo-troclear, ficando intramedular, sendo introduzido até a transição do terço médio com o terço distal do úmero a 11 cm da extremidade distal do úmero, e o 2° fio introduzido no centro do epicôndilo lateral, a 30° com o eixo da diáfise do úmero, cruzando o primeiro fio a 2 cm da linha de fratura e fixado na cortical oposta a 3 cm da linha de fratura.

As fixações foram feitas com auxilio de um perfurador e de fluoroscopia. Todos os corpos de prova foram comparados com seus respectivos modelos padronizados através de fluoroscopia, seguindo os critérios de fixação já citados, assegurando a semelhança entre eles ( Fig. 2 ).

Fig. 2.

Fig. 2

Corpos de prova comparados com seus respectivos modelos padronizados através de fluoroscopia, seguindo os critérios de fixação e assegurando a semelhança entre eles.

Os corpos de prova que não apresentavam os critérios de fixação foram excluídos. Após a fixação, os úmeros de cada grupo foram encaminhados ao Laboratório de Engenharia, onde, em conjunto com um engenheiro colaborador, separamos cada grupo em subgrupos conforme os testes de carga aos quais foram submetidos: subgrupo 1: carga em varo; subgrupo 2: carga em valgo; subgrupo 3: carga em extensão; subgrupo 4: carga em flexão; subgrupo 5: carga em rotação interna; e subgrupo 6: carga em rotação externa.

Os testes de carga foram realizados em uma máquina de ensaio universal de tração modelo UPM 200 (3022B, left humerus with medullary canal and spongy material, Nacional Ossos, Jaú, SP, Brazil) e uma célula de carga HBM U9B (3022B, left humerus with medullary canal and spongy material, Nacional Ossos, Jaú, SP, Brazil) (20 KN = 1 mV/V). Esta mede a carga gerada em Newtons (N) durante deslocamento contínuo promovido pela máquina de ensaio de tração a uma velocidade de 1 mm/segundo, com um deslocamento máximo estabelecido de 10 cm, o que promove uma angulação de até 45° no corpo de prova, com fulcro de rotação no traço de fratura ( Fig. 3 ).

Fig. 3.

Fig. 3

Máquina de ensaio universal de tração modelo UPM 200 e uma célula de carga HBM U9B (20 KN = 1 mV/V).

Foi desenvolvido um suporte para acoplar anatomicamente o úmero distal, permitindo que as cargas fossem aplicadas e mensuradas nos modelos de ossos, em um ponto 10 cm proximal ao traço de fratura, até que atingissem 45° de angulação e/ou quebra do material ( Fig. 4 ). Também foi elaborado um mecanismo para criar forças rotacionais a partir da carga estabelecida pela máquina de ensaio de tração ( Fig. 5 ). As cargas rotacionais foram aplicadas até a quebra dos modelos ósseos.

Fig. 4.

Fig. 4

Cargas aplicadas e mensuradas nos corpos de prova, em um ponto 10 cm proximal ao traço de fratura, até que atingissem 45° de angulação e/ou quebra do material.

Fig. 5.

Fig. 5

Mecanismo para aplicação das cargas torcionais.

Durante a análise dos dados de cada modelo ósseo, gerados pela célula de carga, observamos que, durante o período de deslocamento estabelecido, a força, registrada em N, apresenta inicialmente um caráter ascendente, até atingir um platô, este relacionado com as maiores forças registradas. Após o platô, ocorre uma diminuição da força aplicada que está relacionada com a quebra do modelo ósseo e/ou 45° de deslocamento. Dessa forma, definimos a força em N ao atingir este platô como a variável a ser analisada, ou seja, a força máxima registrada durante o deslocamento, ao final da região linear do gráfico.

O cálculo do tamanho da amostra foi realizado no programa PEPI (Programs for Epidemiologists) versão 4.0 e baseado no estudo de Bloom et al . 19 Para um nível de significância de 5%, um poder de 90%, um desvio padrão (DP) estimado em 3,5 N com uma diferença de médias de 8 N, obteve-se um total mínimo de 6 peças por subgrupo, totalizando 36 por grupo.

A análise dos dados foi realizada através do programa Microsoft Office Excel 2010 (Microsoft Corporation, Redmond, WA, EUA), comparando os subgrupos do grupo FL, com seus respectivos subgrupos do grupo Fi através do teste t bicaudal. O presente estudo não apresenta conflito de interesses.

Resultados

Os resultados dos testes de carga para comparar a estabilidade das duas configurações de fios em questão estão representados em N na Tabela 1 . O teste t bicaudal demonstrou que em 4 das 6 cargas aplicadas não houve diferença estatística significativa ( p  < 0,05) ( Tabela 1 ).

Tabela 1. Dados de força e direção da carga mecânica.

Grupo FL Grupo Fi Teste t bicaudal
Varo ( n ) 28,7 ± 3,5 30,7 ± 4,9 p  = 0,230
Valgo ( n ) 20,6 ± 5,2 22,9 ± 3,4 p  = 0,240
Extensão ( n ) 19,0 ± 3,4 28,7 ± 4,0 p  = 0,004
Flexão ( n ) 17,1 ± 1,2 22,9 ± 4,0 p  = 0,015
Rotação Interna ( n ) 12,55 ± 1,2 11,7 ± 2,6 p  = 0,256
Rotação Externa ( n ) 11,2 ± 1,8 11,6 ± 1,0 p  = 0,292

Abreviações: Fi, fixação com um fio intramedular e um fio lateral; FL, fixação com dois fios laterais.

Nos modelos ósseos submetidos à carga em varo obtivemos uma média das maiores forças registradas durante o deslocamento no grupo FL de 28,7 N e DP = 3,5 N. No grupo Fi, encontramos uma média de 30,7 N e DP = 4,9 N. Desta forma, o teste t bicaudal não revelou uma diferença estatística significativa entre os grupos ( p  = 0,23) ( Fig. 6 ).

Fig. 6.

Fig. 6

Gráfico mostrando os resultados dos testes das cargas em varo, valgo, extensão e flexão e rotação interna e externa.

Nos modelos submetidos à carga em valgo, a média das maiores forças registradas no grupo FL foi de 20,6 N e DP = 5,2 N. No grupo Fi, encontramos uma média de 22,9 N e DP = 3,4 N. Assim como na carga em varo, o teste t bicaudal não revelou uma diferença estatística significativa entre os grupos ( p  = 0,24) ( Fig. 6 ).

Também não encontramos uma diferença estatística significativa entre os grupos nos testes de carga em rotação interna e externa ( p  = 0,25 e p  = 0,24, respectivamente) ( Fig. 6 ).

Obtivemos uma diferença estatisticamente significativa entre os 2 grupos nos testes de carga em extensão ( p  = 0,004), com uma média das maiores forças registradas no grupo FL de 19,0 N, DP = 3,4 N, e no grupo Fi de 28,7 N, DP = 4,0 N ( Fig. 6 ). Desta forma, durante o deslocamento constante estabelecido pela máquina de ensaio foi gerada, e registrada pela célula de carga, uma força maior no grupo Fi comparado ao grupo FL. Assim, também podemos sugerir uma maior estabilidade na configuração com um fio intramedular e um fio lateral para cargas em extensão quando comparada a configuração com dois fios laterais paralelos.

Os modelos submetidos à carga em flexão também revelaram uma diferença estatística significativa entre os grupos ( p  = 0,01), sendo que a média das maiores forças registradas no grupo FL foi de 17,1 N, com DP = 1,2 N, e no grupo Fi, de 22,9 N, com DP = 4 N ( Fig. 6 ).

Discussão

O principal objetivo do tratamento das fraturas supracondilianas deslocadas é obter uma redução anatômica e conseguir uma fixação segura evitando deformidades angulares. Isso geralmente é conseguido com redução fechada e fixação percutânea. 20 21 22 Para realizar a fixação, deve-se dar total atenção ao exame clínico e radiológico do cotovelo contralateral, obter verdadeiras projeções ortogonais na fluoroscopia e considerar parâmetros radiográficos bem descritos na literatura para obter total correção das deformidades. 23 As consolidações viciosas estão relacionadas também a fixações inadequadas e a erros técnicos no momento das fixações. 19

Diversos estudos biomecânicos têm demonstrado que a fixação com fios cruzados apresenta uma maior estabilidade rotacional do que as fixações com fios laterais, 15 porém apresenta um maior risco de lesão iatrogênica do nervo ulnar. 12 Bloom et al 16 relataram que três pinos divergentes laterais apresentam resistência equivalente a dois fios cruzados, os quais são mais resistentes a dois fios laterais. Porém, na maioria dos casos, não há espaço suficiente para a colocação de pinos laterais. 19 Em um estudo clínico randomizado prospectivo comparando técnicas de fixação lateral e cruzada no tratamento de fraturas supracondilianas de úmero tipo III, Kocher et al 11 não encontraram diferença significativa entre os dois grupos com relação ao resultado radiográfico e clínico. Em outro estudo prospectivo randomizado, Blanco et al 24 não encontraram diferenças radiológicas significantes entre a fixação com fios cruzados e laterais.

Em nosso estudo, observamos que a técnica com fio intramedular apresenta uma resistência maior nas cargas em flexão e extensão do que a técnica com fios laterais, sendo as demais cargas semelhantes. Na técnica com fio intramedular, o primeiro passo após conseguir uma redução adequada é a introdução do fio intramedular, 14 bloqueando as forças no sentido axial, principalmente flexão e extensão, permitindo de uma forma segura que as deformidades rotacionais possam ainda ser corrigidas, ou seja, esta técnica permite um ajuste rotacional após uma redução precisa no sentido axial, o que não é possível com a fixação com fios laterais. Desta forma, é mais fácil ter uma redução anatômica com a fixação com fio intramedular, e a obtenção de uma redução anatômica maximiza a estabilidade de todas as configurações de fixação. 19 Além disso, a fixação com fio intramedular mantém um maior espaço lateral para a colocação dos fios.

Como a técnica com dois fios cruzados apresenta resultados clínicos semelhantes à com dois fios laterais, 1 24 25 26 podemos pressupor, de acordo com o presente estudo mecânico, que a fixação com fio intramedular apresenta resultados clínicos equivalentes às técnicas citadas, porém é necessário elaborar um estudo clinico randomizado para a confirmação desta afirmativa.

Algumas limitações do presente estudo devem ser reconhecidas. Embora o uso de modelos sintéticos para análise mecânica de técnicas de redução da fratura seja comum na literatura, estas investigações não consideram a variabilidade nos padrões de fratura nem a anatomia com o periósteo circundante, as quais podem contribuir para a estabilidade do fragmento. 15 27 Além disso, as cargas fisiológicas que atuam no cotovelo são certamente mais complexas do que o único eixo das direções de carga de teste utilizado no presente estudo. Além disso, os pinos foram colocados em uma situação ideal, sem levar em conta a dificuldade de introdução dos pinos no intraoperatório, a qual não pode ser simulada. O delineamento do estudo atual não permite comparações diretas das cargas aplicadas nos modelos com ossos orgânicos, permitindo apenas a comparação entre as técnicas de fixação dessas fraturas.

Conclusão

No presente estudo, a fixação com fio intramedular apresenta uma maior estabilidade nas cargas em flexão e extensão quando comparada à fixação com fios laterais, sendo semelhante em relação às demais cargas aplicadas, sugerindo resultados clínicos aceitáveis, como já comprovado por Bertol et al. 14 Desta forma, mostra-se uma ótima opção de configuração dos fios de Kirschner para o tratamento destas fraturas.


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