Ex vivo biomechanical evaluation of caudal cervical vertebral stabilization by use of bicortical pins with polymethylmethacrylate or monocortical polyaxial screws and connecting rods associated or not with intersomatic distractor in dogs

O objetivo deste estudo foi comparar as propriedades biomecânicas da estabilização vertebral cervical caudal de cães ex vivo por meio de pinos bicorticais com polimetilmetacrilato (PMMA) e parafusos poliaxiais monocorticais associados ou não a distrator intersomático. Foram utilizados dez segmentos de colunas vertebrais (C2-T3), coletadas de cadáveres caninos maturos (25-35 kg) que constituíam quatro grupos experimentais, cada um representado por dez espécimes em que o espaço intervertebral entre C6 e C7 representou a unidade vertebral motora (UVM) tratada e C4-C5 e C5-C6 as UVM adjacentes. Os grupos foram divididos segundo a condição avaliada: grupo colunas intactas (Intactas), grupo parafusos poliaxiais monocorticais com distrator intersomático (Poliaxial-C-Distrator); grupo parafusos poliaxiais monocorticais sem distrator intersomático (Poliaxial-S-Distrator) e grupo pinos bicorticais com PMMA (Pin-PMMA). Todos os implantes foram aplicados no corpo vertebral ventral. Os espécimes foram fixados na máquina de ensaios mecânicos em uma posição neutra, livre da ação de forças. Em seguida, foram submetidas a movimentos de extensão e flexão ventral por meio da aplicação de torque de ±2 Nm. O teste biomecânico foi realizado sequencialmente nas colunas vertebrais intactas, no grupo Poliaxial-C-Distrator, no Poliaxial-S-Distrator e no Pin-PMMA. A diferença angular entre as vértebras antes e após a aplicação da carga foi calculada por meio de fotogoniometria após três repetições realizadas para cada movimento (flexão e extensão) em todos os grupos. A rigidez porcentual referente à diferença angular à flexão, extensão e flexão-extensão foi calculada e comparada entre os grupos. A rigidez à flexão entre C6 e C7 para os grupos Poliaxial-C-Distrator, Poliaxial-S-Distrator e Pin-PMMA foi, respectivamente, 72%, 59,88% e 68,58% maior que a rigidez das colunas intactas, sendo essa diferença estatisticamente significativa; à extensão, a rigidez entre C6 e C7 estabilizadas com Poliaxial-C-Distrator, Poliaxial-S-Distrator e Pin-PMMA foi, respectivamente, 92,51%, 89,61% e 90,98% maior que a rigidez das colunas intactas, diferindo significativamente. A rigidez à amplitude de movimento flexão-extensão entre C6 e C7 nos grupos Poliaxial-C-Distrator, Poliaxial-S-Distrator e Pin-PMMA foi, respectivamente, 80,77%, 72,74% e 78,27% maior que a rigidez das colunas intactas, o que diferiu significativamente. Quando a comparação foi realizada entre os tratamentos, não houve diferença significativa na rigidez entre C6 e C7. Não houve incremento significativo da amplitude de movimento das vértebras adjacentes após a estabilização, independentemente do tratamento utilizado. Em conclusão, a fixação monocortical com parafusos poliaxiais foi comparável à estabilização realizada com pinos bicorticais e PMMA. A associação do distrator intervertebral não promoveu aumento da rigidez à fixação com parafusos poliaxiais.The purpose of this study was to compare the ex vivo biomechanical properties of caudal cervical vertebral stabilization in dogs by use of bicortical pins with polymethylmethacrylate or monocortical polyaxial screws and connecting rods associated or not with intersomatic distractor. Ten cervical spinal columns (C2-T3), harvested from ten adult canine cadavers (body weight ranging from 25 to 35 kg) were used, constituting four experimental groups, each represented by 10 specimens. The intervertebral space between C6 and C7 was considered the motor vertebral unit (UVM) that was treated and C4-C5 and C5-C6 were considered the adjacent UVMs. Groups were divided according to the assessed condition: intact cervical spine group (Intact Group); monocortical polyaxial screw with intersomatic distractor (Polyaxial-C-Distrator Group): monocortical polyaxial screw without intersomatic distractor (Polyaxial-S-Distrator Group) and bicortical pins/polymethylmethacrylate (PMMA) group (Pin-PMMA Group). All implants were applied to the vertebral bodies. All constructs were fixed to a testing machine in a neutral position (free of all testing forces). Afterwards, they were submitted to ventral extension and flexion tests with appliance of a 2 Nm torque. All biomechanical tests were performed sequentially on the intact group, then on Polyaxial-C-Distrator Group, Polyaxial-S-Distrator Group and Pin-PMMA Group. The angular difference between the vertebrae before and after load appliance was measured by photogoniometry after three cycles of each movement (flexion and extension) in all groups. Subsequently, range of motion to flexion, extension and flexion-extension in the intervertebral spaces was measured and compared between the groups. Stiffness to flexion between C6 and C7 in Polyaxial-C-Distrator, Polyaxial-S-Distrator and Pin-PMMA groups was 72%, 59.88% and 68.58% significantly greater than that of the intact group, while stiffness to extension was 92.51%, 89.61% and 90.98% statistically greater, respectively. Stiffness to range of motion in flexion-extension was 80.77%, 72.74% and 78.27% for Polyaxial-C-Distrator, Polyaxial-S-Distrator and Pin-PMMA groups, respectively, which differed significantly from stiffness of intact group. Comparison between treatments was not significantly different as to stiffness between C6 and C7. There was no significant increase in the range of motion of the adjacent vertebrae after stabilization, regardless of the treatment used. In conclusion, monocortical stabilization with polyaxial screws proved to be comparable to the stabilization performed with bicortical pins/PMMA constructs, a consecrated technique. Association of intervertebral distractor did not increase stiffness of the polyaxial screws constructs