Cientistas descobrem a mecânica do nó cirúrgico ideal

A mecânica dos nós cirúrgicos ainda é pouco compreendida.
[Imagem: Alain Herzog]

Nós cirúrgicos

Os cirurgiões dão pontos há séculos, mas cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne (Suíça) acabam de publicar o que eles afirmam ser o primeiro estudo científico já feito sobre a mecânica dos nós cirúrgicos.

E os resultados deverão ser usados para treinar cirurgiões para que eles amarrem suturas mais fortes e mais seguras - uma habilidade que geralmente requer anos de prática para dominar.

Pense na última vez que você amarrou seus sapatos: Talvez você tenha amarrado bem ou feito vários nós para garantir que os cadarços não se soltassem. E você provavelmente confiou na intuição para saber quanta tensão aplicar para evitar que os cadarços se desamarrem.

Dificilmente você conseguiria arrebentar os cadarços ou os ilhoses por onde eles passam, mas o risco disso acontecer é muito maior quando se está amarrando a pele ou tecidos ainda mais sensíveis. E os cirurgiões também adotam uma abordagem intuitiva para dar pontos sem apertar demais ou de menos.

Embora os nós deslizantes quadrados e nós direitos simples sejam frequentemente usados em cirurgia, leva anos para dominá-los para que permaneçam no lugar sem afrouxar ou quebrar. Muitas pesquisas matemáticas já foram feitas sobre a topologia e a geometria dos nós, mas pouco se sabe sobre a mecânica dos nós no contexto de variáveis físicas, como as propriedades materiais dos filamentos atados.

"É espantoso pensar o quanto confiamos nos nós, quando não compreendemos bem como funcionam," disse o professor Pedro Reis. "Nossos dados nos dão uma receita para determinar a pré-tensão ideal e o número de laçadas, por exemplo, dependendo do tipo de filamento utilizado."

A equipe fez um estudo detalhado sobre as características de mais de 100 tipos de nós cirúrgicos.
[Imagem: Paul Johanns et al. - 10.1126/sciadv.adg8861]

Técnica e experiência

Uma grande variedade de nós é descrita na forma de estruturas de extremidade livre que fornecem uma força de retenção, com sua funcionalidade ditada pelas variáveis da topologia, geometria, elasticidade, contato e fricção. Mas, para o estudo dos nós cirúrgicos, a equipe descobriu que é necessário considerar um sexto fator chave: A plasticidade do polímero do filamento de sutura.

A resistência das suturas feitas com filamentos de polipropileno utilizadas em cirurgia depende da tensão aplicada durante o atamento do nó (pré-tensão). Essa pré-tensão deforma permanentemente o filamento, criando uma força de retenção. Pouca pré-tensão faz com que o nó se desfaça; muita pré-tensão quebra o filamento.

A equipe analisou 100 tipos de nós e, usando experimentos de precisão, microtomografia computadorizada de raios X e simulações de computador, definiu relações entre a força do nó e a pré-tensão, fricção e número de laçadas, estabelecendo um limite matemático entre os nós "frouxos" e os nós "apertados", ambos indesejáveis.

Contudo, nos testes manuais, apenas os cirurgiões experientes da equipe - graças aos seus anos de experiência - conseguiram atingir intuitivamente o "ponto ideal" da pré-tensão.

"Surpreendentemente, apesar da complexa interação entre todos os seis fatores, observamos um comportamento emergente simples e robusto em relação à resistência do nó. Mas ainda não temos um modelo preditivo para explicar totalmente a relação entre a pré-tensão e a resistência do nó, que parece ser consistente, mesmo fora dos nós cirúrgicos. Já estamos analisando essa questão," disse a Dra. Samia Guerid.

Ainda assim, mesmo os resultados parciais da equipe podem ser uma ferramenta valiosa para o treinamento de novos cirurgiões, permitindo que os parâmetros de um nó seguro sejam traduzidos em diretrizes práticas. Embora a experiência continue sendo importante, a ideia é que amarrar nós com segurança pode ser ensinado usando modelos preditivos, em vez da intuição obtida apenas em anos de prática.