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