Estudio comparativo de dos sistemas de fijación interna en fractura de cadera

Abstract

Las fracturas de la extremidad proximal del fémur son un reto para la Cirugía del presente. La necesidad de permitir al paciente tener una vida más o menos normal hace imprescindible la intervención quirúrgica. Es por ello que la biomecánica, y en definitiva la ingeniería, se pone al servicio de la Medicina. Hasta la fecha, existen dos sistemas de implantación: el clavo endomedular (clavo gamma) y el tomillo placa deslizante (DHS). Las condiciones que llevan a tomar la decisión de implantar uno u otro sistema son muy diversas. Las principales son el peso y la edad del paciente, así como el tipo de fractura (estable o inestable) que como se puede observar en el proyecto es el factor más condicionante. Otro de los condicionantes más importantes es la propia experiencia del cirujano que, aunque no puede verse reflejada en el texto, ha servido de gran ayuda a la hora de realizar el estudio. El fin último de este estudio es facilitar una ayuda al cirujano a la hora de tomar la decisión de qué sistema implantar. Las conclusiones obtenidas de este estudio actuarán en forma de guía para el cirujano, pese a que la experiencia propia del médico juega un papel fundamental en la decisión. Es por ello que los resultados de este proyecto generarán un gran impacto ya que es el único estudio que ofrece unas conclusiones bastantes definitivas. Los objetivos principales de este proyecto aparecen de forma cronológica a continuación, y son los propios objetivos los que han servido de guía para la realización del estudio. Desarrollar modelos de elementos finitos de los dos tipos de implantes Desarrollar modelos de elementos finitos de los dos tipos de fractura (estables e inestables) Integrar los modelos de elementos finitos de los implantes en el modelo de fémur fracturado Obtener el comportamiento mecánico de los dos tipos de implantes y ajustarlos al modelo de elementos finitos generado anteriormente Realizar el estudio biomecánico del tratamiento de las fracturas a partir de los modelos desarrollados previamente El estudio se ha realizado en tres condiciones. La marcha normal, subir escaleras y bajar escaleras. Se han escogido estas tres situaciones ya que son las que el paciente realizará una vez finalizada la operación. De esta forma, se puede analizar la resistencia que presentan los implantes en las tres situaciones y así poder analizar si son los adecuados para la correcta recuperación del fémur fracturado. De este proyecto se ha podido obtener las siguientes conclusiones en función del tipo de fractura. Para fractura estable, basándose en el análisis de desplazamientos, se ha observado que el montaje con clavo intramedular es más rigido que el montaje con placa-tubo, esto es debido a la propia geometría de la fractura y a la menor elasticidad del acero de la placa frente al titanio del clavo. En cambio, si se observan las tensiones, se puede observar que el clavo se sometido a mayores cargas que la placa. Finalmente, sería aconsejable implantar el sistema de placa-tomillo deslizante ya que se ve menos cargada que el sistema de clavo intramedular. En cuanto a las fracturas inestables, ocurre lo mismo que en las anteriores en lo referente a los desplazamientos. El clavo intramedular es más rígido que el sistema de placa-tubo. En este caso, las tensiones a las que se ve sometida el clavo intramedular son superiores a las de rotura por lo que el clavo no sería capaz de soportar los primeros ciclos de carga. Es por ello, que el sistema a usar en estos casos es, inconfundiblemente, el de sistema placa-tomillo deslizante. Lo cual concuerda con la opinión del cirujano que desaconseja la implantación del clavo intramedular en fracturas inestables debido a la imposibilidad de introducir el mismo en aproximación sin desplazar aún más el foco de fractura.

The fractures of the proximal end of the femur are a challenge for the present Surgery. The need of standing up as early as possible the pacient, forces the surgical interventionas a mandatory. That is the reason why biomechanic, and definitively engineering, acts at the service of Medicine. Nowadays, there are two intemal fixing devices: the endomedular nail (gamma nail) and the sliding plate screw (Dynamic Hip Screw, DHS). The conditions, which lead in taking the decision of what device to put, are very diverse. The principal ones are the weight and the age of the patient, as well as the type of fracture (stable or unstable) that, as it is possible to observe in the project, is the most determínate factor. Another one, which is such as determinant as the last one is the own experience of the surgeon who, despite of not being able to reflect in the text, has provide a great help at the moment of doing the study. The purpose of this study is to provide a guide for the surgeon at the moment of taking the decision of what system to put. The conclusions obtained from this study will act as a guide for the surgeon, although doctor's experience plays a principal role in the decision. That is the reason why the results of this project will generate a big impact since it is the only study that offers definitive conclusions. The principal objectives of this project are now showed in a chronological order, and are themselves, which have being used as guide for the accomplishment ofthe study. Develop models of finite elements of both types of implants Develop models of finite elements ofboth types offracture (stable and unstable) Integrate the models of finite elements of the implants in the model of fractured femur Obtain the mechanical behavior of both types of implants and them to fit to the model of finite elements generated previously Realize the biomechanic study of the management of the fractures from the models developed beforeThe study has been realized in three conditions: The normal gait, to go upstairs and to go downstairs. These three situations have been chosen since they are which the patient will face once the operation is finished. In the same way, it is possible to analyze the resistance that the implants show in three situations and so then to analyze if they are the proper ones for the correct recovery of the fractured femur. For stable fractures it is been observed, concermng to displacements, that intramedular device is more rigid than the Dynamic Hip Screw system. This is because of the geometry of the fracture and the less elasticity of steel against the gamma nail, which is made of titanium. Conceming to efforts, gamma nail is being affected by bigger loads than DHS. Finally, it would be recommendable to put DHS system because it is less loaded than gamma nail, but gamma nail can be also put. Referring to unstable fractures, it happens the same than in the stable fractures, conceming to displacements. Gamma nail is more rigid than DHS device. In this case, the stress that act over gamma nail are bigger than the breaking load, so then, gamma nail could not be used in unstable fractures, and the only possibility left is the DHS. This conclusion agrees with surgeon's opinion, who advised against the application of the gamma nail in unstable fractures, due to the impossibility of introducing the nail in approximation without moving, even more, the fracture.