Comparação do padrão de aquecimento entre phantom de osso cortical humano e cimento ósseo

Introdução
Equipamentos de Ultrassom Terapêutico (UST) são comumente utilizados em Fisioterapia para a promoção de efeitos térmicos em tecidos. A literatura é controvérsia quanto à utilização do UST em próteses cimentadas. Phantoms são materiais que mimetizam tecidos biológicos e são utilizados como amostra experimental humana.

Objetivo
Comparar o aquecimento gerado por UST em duas amostras: phantom de osso cortical humano e cimento ósseo.

Métodos
Foram utilizados no experimento: 1) UST (AVATAR III, KLD) a 1 MHz em modo contínuo, 0,5 W·cm-2; 2) Phantom de osso cortical humano circular com 1 mm de espessura (Epoxi Resin Sawbones); 3) Cimento ósseo, circular, espessura 5,24 mm; 4) Câmera infravermelha (FLIR® SYSTEMS) posicionada perpendicularmente a 17,6 cm da placa absorvedora, ajustada para a faixa de 20 ºC a 35 °C; 5) Placa absorvedora (APTFLEX) para evitar reirradiação. A temperatura ambiente (24 ± 2 °C) foi medida por meio de termopar digital (Termo-higrômetro MTH-1362W). O setup experimental se consistiu em manter o transdutor ultrassônico em contato com as duas amostras, por meio de gel hidrossolúvel por 1 min. A temperatura das amostras foram mensuradas antes e após a irradiação, por meio da imagem térmica. O procedimento foi repetido 10 vezes para cada material (total 20 medições) e, no final de cada aquisição, o material foi resfriado por imersão em água em temperatura ambiente, por 2 min. Os dados foram analisados em Excel®.
As propriedades acústicas e térmicas do phantom e do cimento são, respectivamente: coeficiente de atenuação = 6,15 dB·cm-1 e 5,79±0,22 dB.cm-1, velocidade de propagação = 2.924,31 m·s-1 e 1.984,83±3,49 m.s-1; condutividade térmica = 0,47 [W·m-1·oC-1] e 0,229±0,005 [W·m-1·oC-1]; calor específico = 1,26·103 [J·kg-1·K-1] e 1,46.10-3 [J·kg-1·K-1]. O experimento foi realizado no LUS/Coppe/UFRJ.

Resultados
A média de aquecimento do phantom de osso cortical foi similar à do cimento ósseo: 5,5±0,8 °C e 5,4±1,1 °C, respectivamente.

Discussão/Conclusão
O calor específico foi similar entre os materiais, o que explica a mesma variação de temperatura quando é fornecida numa mesma dosagem. A condutividade térmica do phantom é o dobro do cimento, então ele perde calor mais rapidamente. Este resultado sugere que seja possível irradiar uma região de fratura contendo cimento ósseo. Porém são necessários estudos com novos parâmetros de irradiação e materiais de mesmas espessuras para elucidar tais questões.