Proyecto Final Biomateriales

Biomateriales pare el tratamiento de fracturas fe fémur: Estudio de un caso clínico. 2011

Biomateriales para el tratamiento de fracturas de fémur: Estudio de un caso

clínico.

PROYECTO FINAL

BIOMATERIALES

25 DE MAYO DE 201 1

GÓMEZ OROZCO MÓ NICA DANIELA

GUTIÉRREZ BUGARÍ N JAHIR MAURICIO

1 Gómez Orozco Mónica DanielaGutiérrez Bugarín Jahir Mauricio


ANTECEDENTES

Tejido óseoEl tejido óseo es un tipo de tejido conectivo compuesto por una parte orgánica (que le

da flexibilidad), y una parte inorgánica (que le da dureza). Los huesos cumplen la función protectora de órganos vitales de tejido blando. Por ejemplo: las costillas que protegen al corazón y los pulmones, o el cráneo que protege al cerebro. Otra función que desempeña es la de soporte y locomoción, como lo son las extremidades y la columna vertebral.

En la figura 2 se presenta un esquema donde se explica el tejido óseo.

Anatomía del FémurEl fémur es un hueso largo,

que cuenta con la diáfisis más larga y fuerte de todos los huesos largos.

Como cualquier hueso largo cuenta con epífisis, metáfisis y diáfisis.

Epífisis proximal: formada por la cabeza y el cuello del fémur. Forma parte de la articulación coxofemoral. Epífisis distal: en ella se

encuentran los epicóndilos y cóndilos, la superficie patelar y el tubérculo del aductor (que es donde se inserta el músculo aductor). Forma parte de la articulación de la rodilla. Metáfisis proximal: se

encuentra entre la epífisis proximal y la porción proximal de la diáfisis. Metáfisis distal: se

encuentra entre la porción distal de la diáfisis y la

epífisis distal. Diáfisis: es más angosta en su porción media. Presenta la línea áspera que

funciona como soporte de la concavidad de la diáfisis contra la compresión.


Figura 1 Fémur. Vista anterior y posterior.


Biomecánica del tejido óseoEl tejido óseo forma parte del aparato locomotor. Por tanto trabaja junto con los

músculos para brindar movimiento al cuerpo. En este concepto, los huesos desarrollan la función de estructura y de inserción de los músculos, mientras que los músculos realizan la tarea del movimiento de las articulaciones y de la reducción de estrés en los huesos.

A diferencia de sistemas artificiales, diseñados para cargas fijas, el sistema musculo-esquelético, puede adaptarse a diferentes cargas.

Dinámica del tejido óseoEl hueso, aunque parezca ser uno de los órganos más estáticos del cuerpo,

presenta fenómenos de crecimiento, modelado y reparación.


Figura 2 Esquema del tejido óseo.


Crecimiento del tejido óseoEl crecimiento del hueso se da desde la vida embrionaria hasta la pubertad. En este

proceso se agrega hueso nuevo a la parte que está entre la diáfisis y la epífisis, es decir la metáfisis, por esta razón esta placa de cartílago es llamada placa de crecimiento.

Reparación de fracturasEl tejido óseo es el único capaz de repararse a sí mismo al activar procesos que se

dan en la embriogénesis. Cuando hay una fractura, en el lugar aparece un hematoma que es reabsorbido por los macrófagos. Después aparecen células osteoprogenitóras que producen un tejido óseo inmaduro sin orientación espacial definida (callo óseo) para unir los extremos del hueso fracturado. A continuación el hueso se modela y es sustituido por el tipo laminar, orientado según las direcciones de las fuerzas presentes.

Fuerzas que actúan sobre los huesos largos

Las fuerzas a las que pueden estar sometidos los huesos son de 4 tipos: tensión, compresión, torsión y cizallamiento. El hueso, se va formando para resistir a los diferentes tipos de fuerza, según la condición del hueso (por ejemplo el fémur tiene que resistir más peso que el húmero). En la figura 3 se muestra la dirección de las trabéculas según las fuerzas del peso que debe soportar.

Figura 3 Disposición de las trabéculas debido a las fuerzas que tiene que soportar.

En la figura 4, aparece cómo debe de ser la dirección de los 4 tipos diferentes de esfuerzos que tienen que ejercerse sobre el hueso, para que éste se fracture.

Principio general: Principio Mínimo-MáximoEl principio de Mínimo-Máximo fue llamado así por el médico alemán

Friederich Pauwels (1965). Este principio habla de lograr con un mínimo


Figura 4 Esfuerzos sobre el hueso. De izquierda a derecha: torsión, flexión, compresión, cizallamiento.


esfuerzo en el tejido óseo una máxima rigidez. Esto se debe a que hay ciertas partes del hueso donde hay mínima cantidad de tejido óseo, pues en otras partes es sustituido por tejido blando. Esta reducción de masa se debe por una parte a que solo está en los lugares donde es realmente necesario, y por otra parte, debido a otros principios, el estrés disminuye en las estructuras y por lo tanto se necesita menos material.

Principio de los huesos largos En el momento de flexión y torsión de los huesos

tubulares, la mayoría de las cargas se presentan en los bordes, disminuyéndose por completo casi a la mitad de éstos. La reducción de material conduce a una disminución de carga. Por lo tanto una sección tubular transversal, es útil cuando el hueso está en flexión.

Principio de adaptación transversalEn la figura se ve un brazo y antebrazo flexionado

con una carga L. Se ve la dirección de las fuerzas que ejercen los músculos m1 (braquial) y m2 (braquioradial), esto resulta en una distribución de las fuerzas en forma de triángulo por arriba y por abajo a lo largo del antebrazo; esto significa que en cada punto de éste, hay un punto de fractura diferente. Con esto surge una distribución uniforme de la tensión, lo que resulta en una distribución uniforme de puntos de fractura, por lo tanto también debido a la disminución de cargas, puede haber un ahorro de masa.


Figura 5 Principio de los huesos largos. La disminución de masa a donde es necesaria, reduce las fuerzas.


Principio del hueso esponjosoLas epífisis de los huesos tienen una sección transversal más ancha, esto conlleva a

que en los extremos de los huesos largos, donde se unen las articulaciones cubiertas de tejido cartilaginoso, la fuerza de compresión es menor (35MPa) que en la del hueso compacto, (180MPa). Esto se debe a que las fuerzas sobre las articulaciones se distribuyen sobre una mayor área.

También sobre éstas se ejerce un mayor brazo de palanca, pero otra razón de que las articulaciones sufran menor presión, es debido a que las fuerzas se distribuyen en la dirección de las trabéculas. Este acomodo de trabéculas se puede ver en la figura 7.

Figura 7 Parte izquierda, construcción esponjosa y compacta del hueso del humero. Derecha, Radiografia de la parte superior del húmero. Las fuerzas principales siguen la dirección de las

trabéculas.

Principio de banda de tensiónSi un componente con una carga

(G y K), se somete a flexión, en los extremos se presenta la mayor tensión (Z). Entonces podemos ver que el hueso reacciona como el concreto, que es más sensible a las fuerzas de tensión que de compresión.

Las fuerzas peligrosas de tensión se pueden reducir al añadir una carga adicional (2F) que esté en la misma dirección que G, en el otro lado del hueso, como se ve en la figura 8.


Figura 6 Principio de adaptación transversal. a) Distrubución del momento. b) Distribución de las fuerzas en la sección transversal. c)Distribución de las furezas reducidas en la sección transversal

Figura 8 Principio de banda de tensión.Izquierda, la carga está sobre un extremo del hueso. Derecha, las fuerzas peligrosas de tensión se reducen al añadir otra carza del otro lado del hueso.


Principio de curvatura del ejeEl sistema musculoesquelético reduce grandes fuerzas de tensión mediante fuerzas de flexión producidas por curvaturas de los ejes de los huesos largos.

La acción del músculo m2 del antebrazo como banda de tensión, es la de reforzar en la mayor distancia del eje curveado. El músculo m1 reduce el momento de flexión principalmente en los puntos de mayor distancia al eje curveado.

Cambios de la masa ósea con la edad

El crecimiento de la masa ósea se incrementa en los primeros años de vida y alcanza el cenit en el adulto joven. Después de esta etapa, la masa ósea empieza a perderse en hombres y mujeres. En éstas últimas, la pérdida se acelera en la menopausia por un lapso aproximado de 10 años. El umbral de la fractura ocurre cuando la pérdida del hueso llega a un nivel que puede fracturarse después de un trauma trivial. En la gráfica 1, se muestra cómo es este cambio.

Fracturas de la diáfisis femoral

Una fractura es una “Solución1 de continuidad de tejido óseo, producida traumática o espontáneamente” (Diccionario terminológico de ciencias médicas., 1978). La fracturas diafisiárias, específicamente, se refieren a aquellas que se presentan entre el trocánter menor y la metáfisis femoral distal.

Tipos de fracturasPara encontrar el correcto tratamiento de las fracturas, se debe encontrar el tipo de

fractura; es por eso que éstas se dividen de diversas formas tomando en cuenta diferentes aspectos.

1 Solución. Interrupción o falta de continuidad.


Figura 9 Principio de curvatura del eje. a) Distribución del momento. b) Distribución de las cargas en la sección transversal constante. c) Distribución de las cargas adaptadas a la sección transversal.

Gráfica 1 Cambios de la masa ósea con la edad.


Fracturas abiertas y cerradasLas fracturas abiertas son aquellas que tienen una herida externa cuyo foco de

fractur2 se encuentra comunicado con el exterior debido a una solución de continuidad en la piel. Las fracturas cerradas, son aquellas en las que el foco de fractura no

sobresale de la piel.

Figura 10 Fracturas abiertas y cerradas. Izquierda y central, cerradas. Derecha, abierta.

Según su complejidadSe pueden mencionar los diferentes casos:

Fractura simple: fractura en la que quedan intactos los tegumentos suprayacentes. Fractura en cuña: hay tres o más fragmentos, y los fragmentos principales

mantienen contacto tras la reducción3

Fractura compuesta: fractura en la que el hueso daña los tejidos blandos y en ocasiones perfora la piel.

Según el tipo de trazoEn relación al trazo longitudinal del hueso pueden ser:

Transversal: la línea de fractura es perpendicular al eje del hueso. Oblicuo: la línea de fractura es oblicua al eje del hueso. Suelen ser producidas

por flexión. Espiroideo o en espiral: está formada por dos trazos, uno de ellos paralelo al eje

del hueso, y sus extremos se unen en espiral. Suelen ser producidas por torsión. A tercer fragmento: el tercer fragmento no abarca todo el espesor del hueso. Longitudinal: la línea de fractura es paralela al eje del hueso. Conminuta: hay muchos fragmentos de hueso presentes.

2 Foco de fractura. Lugar donde inicia la separación ósea.3 Reducción. Reubicación de los pedazos en su sitio.


Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.Figura 11 Fracturas según su complejidad. De izquierda a derecha: fractura simple, en cuña y compleja.


Figura 12 Fracturas según el tipo de trazo. De izquierda a derecha: transversal, oblicua, espiroidea, de tercer fragmento, conminuta.

Según el nivel Proximal: más cercano al trocánter menor. Distal: más cercano a la metáfisis distal. Doble segmentario: dos segmentos.

Según el número de trazos Segmentarias: hay 2 fragmentos de hueso. Simultánea se afectan 2 huesos del mismo segmento de un miembro (tibia y

peroné, radio y cúbito). Polifracturado: presenta conminución4. Se dividen en 4 tipos.

Según su etiologíaEsta división se refiere a las causas de la fractura.

Habituales: el factor es un único traumatismo que puede causar la fractura de un hueso de cualquier calidad. Por insuficiencia o patológicas: su factor es la debilidad ósea debida, tal vez, a

osteopenia, osteoesclerosis, tumores, enfermedades metabólicas, etc. Por fatiga o estrés: debidas a la repetición de fuerzas mecánicas. Por mecanismo directo: producidas en el lugar del impacto de la fuerza

responsable. Por mecanismo indirecto: producidas a distancia del lugar del traumatismo.a) Por compresión: la fuerza actúa en el eje del hueso. Cede el sistema trabecular

vertical paralelo, acercándose al horizontal.b) Por flexión: la fuerza actúa en dirección perpendicular al eje vertical del hueso y

en uno de sus extremos estando el otro fijo.c) Por cizallamiento: hay dos fuerzas paralelas y opuestas que se ejercen en

ambos lados del hueso.d) Por torsión: cuando hay una fuerza de rotación, sobre su eje, estando el hueso

fijo, o de otra forma, son dos fuerzas que rotan en sentido opuesto.

4 Conminución. Rotura en varios fragmentos.



e) Por tracción: debidas a dos fuerzas en la misma dirección y sentidos opuestos. En estos casos se producen avulsiones5.

Figura 13 Fracturas habituales

Figura 14 Fracturas por fatiga o estrés

Figura 15 Fracturas por mecanismo directo (impacto)

Figura 16 Fracturas por mecanismo indirecto (compresión).

Figura 17 Fractura por mecanismo indirecto (flexión).

Figura 18 Fractura por mecanismo indirecto (cizallamiento).

Figura 19 Fractura por mecanismo indirecto (torsión).

Figura 20 Fractura por mecanismo indirecto (tracción).

Implantes usados en pacientes con fracturas de fémurA los pacientes que sufren de una fractura de fémur, generalmente se les es

implantado un biomaterial que puede tener forma de clavo intramedular o de lámina osteo-sintetizadora [2].

El objetivo de cada uno de estos implantes consiste en estabilizar internamente la diáfisis femoral cuando se ha fracturado. Al hablar de clavos, se debe hacer hincapié en que su colocación requiere una operación poco invasiva y durante la curación de la fractura, el clavo permite cierto movimiento del callo de fractura que podría ser beneficioso para su consolidación. La principal desventaja de los clavos intramedulares es su inestabilidad mecánica, pues puede provocar inestabilidad rotacional, excesiva deformación de la fractura y reducción de la longitud del fémur. Las placas de osteosíntesis, sin embargo, ofrecen una fijación muy estable, pero su implantación afecta al periostio y a los tejidos blandos alrededor de la fractura, además, pueden provocar reabsorción ósea.

Un implante ideal de fémur debe ofrecer una fijación flexible que permita cierto movimiento (en el orden de los micrómetros) de la fractura y que induzca la formación del callo óseo y su consolidación. De acuerdo a algunas investigaciones [3, 4,5], parece ser que los implantes de titanio estabilizan la fractura de fémur de manera más óptimo, permiten más deformación y soportan menos carga que sus equivalentes en acero inoxidable. Se han confirmado en estos mismos estudios que las placas de osteosíntesis ofrecen una estabilización más rígida que los clavos, permitiendo relativamente poca deformación. Los clavos, por otro lado, inducen deformaciones excesivamente elevadas en fracturas postoperatorias, lo que conlleva a una inestabilidad a torsión o una reducción de la longitud del fémur.

5 Avulsión. Arrancamiento de una parte u órgano.



A continuación se describen brevemente algunos de los implantes de tipo clavo, lámina y tornillo más comunes en la práctica clínica [6].

PLACASLa osteosíntesis con placas ha sufrido una gran evolución en los últimos sesenta años

debido a la investigación en los materiales, en el diseño de los implantes y sobre todo en la biología del callo de fractura. La osteosíntesis clásica con placas es un método de fijación interna rígida de las fracturas. Se ponen en contacto directo los extremos óseos, sin espacios interfragmentarios, lo que permite la formación directa de hueso o consolidación por primera intención. Los osteoclastos reabsorben el hueso muerto produciendo cavidades de resorción a cada lado del plano de fractura y posteriormente se realiza el remodelado óseo.

En 1958 un grupo de cirujanos suizos creó la “Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen” (Asociación para la Osteosíntesis AO). Esta asociación estableció los conceptos básicos de la osteosíntesis con placas y la difundió mundialmente; también ha desarrollado diferentes instrumentos e implantes quirúrgicos.

No se debe dejar a un lado el hecho de que una parte esencial en los implantes de placa son los tornillos con que son fijados al hueso.

El tornillo es un dispositivo de forma helicoidal que convierte fuerzas rotatorias en movimiento lineal; la forma en hélice de la rosca hace que cuando éste gire dentro de un material, el tornillo se mueva a lo largo de su eje longitudinal.

Los tornillos tienen diferentes partes:

Cabeza: es la parte superior del tornillo que permite la colocación del destornillador mediante una hendidura en la propia cabeza y detiene el movimiento cuando contacta con la superficie del hueso o de la placa. Alma: es el cilindro central. El diámetro del alma o diámetro menor determina

el tamaño mínimo del agujero que permitirá que el tornillo pueda introducirse en el hueso, y por lo tanto es el diámetro mínimo que habrá que brocar. Rosca: parte del vástago del tornillo con forma helicoidal y corresponde al

diámetro exterior del tornillo o diámetro mayor. Los tornillos pueden presentar una rosca completa, si están roscados a todo lo largo de su alma, o rosca parcial si tan sólo lo están en la parte distal. Los tornillos de rosca parcial también se conocen como de vástago liso y pueden tener una rosca parcial larga o corta. El diámetro exterior de la rosca define el tornillo, por ejemplo, un tornillo de cortical de 4,5 es un tornillo de cortical con un “diámetro mayor” de 4,5 mm. El poder de sujeción de un tornillo, una vez introducido en el hueso, reside en la cantidad de rosca insertada (diámetro y número de roscas). El paso de rosca del tornillo: es la longitud de desplazamiento del tornillo con

cada vuelta de la hélice de 360º. Cuanto más corta sea esta distancia, más estrecho es el paso de rosca y más vueltas de hélice hay que dar para introducir el tornillo.

Los tornillos pueden ser:



De cortical: está diseñado para introducirse en la cortical del hueso que presenta una estructura relativamente rígida y dura. Son de rosca completa y tiene un paso de rosca estrecho, es decir, existe poca distancia entre las espiras de la rosca. De esponjosa: están diseñados para la fijación en hueso esponjoso metafisario y

epifisario con gran porosidad. Este tipo de tornillo posee una gran diferencia entre el diámetro mayor de la rosca y el diámetro menor del alma, es decir tiene una rosca más ancha, así como un paso de rosca más ancho que los de cortical.

Tipos de diseño de placasPlacas de compresión dinámica (DCP)Estas placas fueron diseñadas alrededor del año 1960 por el grupo AO. Presentan un

agujero oval con una superficie inclinada para que el tornillo pueda deslizarse sobre la placa, de manera que si se coloca el tornillo excéntricamente a la fractura, se desplaza la placa sobre el hueso mientras la cabeza del tornillo baja por la pendiente, produciéndose así la compresión del foco de fractura. La forma ovalada del agujero permite una angulación de los tornillos de 25º en el plano longitudinal y 7º de inclinación en el plano transversal (figura 21). Este tipo de placa puede asumir funciones de compresión, neutralización, soporte o banda de tensión.

Figura 1.

Figura 21 A) Inclinación de los tornillos en el eje longitudinal y transversal en las placas de compresión dinámica. B) Diseño de los agujeros ovales y perfil de las placas de compresión dinámica de bajo contacto. C) Diseño del agujero combinado. D) Colocación de un tornillo clásico y un tornillo de bloqueo en el agujero combinado. http://www.manualresidentecot.es/es/bloque-ii-biomecanica-y-biomateriales/20-osteosintesis-en-el-tratamiento-de-las-fracturas-placas

Placas de bajo contactoSe diseñaron para disminuir la superficie de contacto placa-hueso con el objetivo de

reducir el daño a la circulación perióstica. Las placas convencionales tienen casi un 100% de contacto con el hueso bajo la placa, mientras que las de bajo contacto sólo un 50%, lo que reduce la aparición de osteoporosis cortical bajo la placa. Además, la superficie inferior de los agujeros está recortada con lo que se permite una mayor libertad en la inclinación de los tornillos, tanto longitudinal como transversalmente (figura 1).


http://www.manualresidentecot.es/es/bloque-ii-biomecanica-y-biomateriales/20-osteosintesis-en-el-tratamiento-de-las-fracturas-placas

http://www.manualresidentecot.es/es/bloque-ii-biomecanica-y-biomateriales/20-osteosintesis-en-el-tratamiento-de-las-fracturas-placas


Placas con tornillos bloqueadosEl concepto de tornillo bloqueado a la placa ha revolucionado la osteosíntesis interna.

Consiste en la fijación del tornillo a la placa con un ángulo fijo mediante una rosca en la cabeza del tornillo. Esto ayuda a proporcionar una mayor rigidez al sistema, disminuye las posibilidades de desmontaje de la osteosíntesis o pérdida de reducción y aumenta la resistencia a las cargas axiales, con lo que se consigue una mejor fijación en huesos de baja calidad y en fracturas conminutas sin contacto entre los fragmentos principales. Sin embargo los tornillos de cabeza bloqueada no permiten dar compresión al foco de fractura y sólo pueden colocarse en la dirección predeterminada por la rosca de la placa.

La evolución de los diseños de las placas ha permitido combinar las ventajas de las placas de compresión dinámica y las que aportan las placas con tornillos bloqueados, consiguiendo un agujero combinado que permite realizar compresión del foco mediante tornillos convencionales o fijación del tornillo a la placa con tornillos bloqueados de cabeza roscada (figura 1).

Placas bloqueadas poliaxialesLas placas bloqueadas de ángulo fijo o uniaxiales son de gran ayuda para las

fracturas complejas como las fracturas supracondíleas del fémur. Diseños recientes de placas bloqueadas permiten cierta variabilidad en el ángulo de fijación del tornillo a la placa, y por tanto, dirigir el tornillo en diferentes direcciones. El número de complicaciones es similar al que presentan las placas de ángulo fijo; las placas bloqueadas poliaxiales ofrecen una mayor versatilidad en la fijación sin un aparente incremento de complicaciones mecánicas o pérdidas de reducción.

Placas de reconstrucciónEstas placas presentan una hendidura a ambos lados entre los agujeros lo que

permite moldearlas en los tres planos del espacio, para adaptarlas a superficies complejas como el fémur. Los agujeros tienen una forma oval y permiten realizar compresión dinámica en el foco de fractura. Actualmente están comercializadas placas de reconstrucción con el sistema de tornillos bloqueados que mejoran la fijación de la placa.

CLAVOSLos clavos son dispositivos que se implantan dentro de la médula ósea, después de

abrir el canal medular por medio de fresado. Se les llama clavos centromedulares, intramedulares o endomedulares. A la técnica quirúrguica se le llama enclavado centromedular, y no solo se utiliza en fracturas de fémur, sino en las de cualquier hueso largo.

La osteosíntesis endomedular con clavos metálicos fue comunicada por primera vez en 1886. Sin embargo, en 1940, fue desarollada la técnica, extendiéndose su uso en los años posteriores a la II Guerra Mundial como un tratamiento cada vez más indicado y válido para las fracturas cerradas de los huesos largos [7].



Historia de los clavos centromedulares Siglo XVI. Los aztecas utilizaban clavos de madera resinosa (con antisépticos y

anestésicos), en el canal medular del fémur, para tratar pseudoartrosis6 (Figura 22). Fray Bernardino de Sahagún narra en su libro “Historia General de las Cosas de la Nueva España”, cómo los médicos realizaban el procedimiento. 1886. Bircher recomendó la utilización de clavijas de marfil para la fijación de

fracturas resientes (Figura 23). Finales del siglo XIX. El alemán Gluck describió el primer clavo bloqueado

para el tratamiento de pseudoartrosis. Consistía en una varilla de marfil con dos orificios para la fijación de ésta. Mientras que en Alemania el material más utilizado para la fabricación de los clavos, en Estados Unidos utilizaban lajas hueso autógeno (figura 24 y 25). 1897. Lossen en su 7ma edición de su manual de cirugía general, describe la

forma de utilizar una férula en el canal medular. El neurólogo Nicolaysen, describe los principios biomecánicos de esta técnia, por lo que se le conoce como el padre del enclavado centromedular. 1902. Lehar utiliza por primera vez el término “clavos para huesos”, con lo que

llamó a un implante de marfil que se introducía en el canal medular. 1916. Hey Groves en Inglaterra, clavos centromedulares de acero (figura 26).

Tuvieron problemas por infecciones y aflojamiento del implante dentro del hueso, lo que atribuyó a una interacción entre el tejido y el biomaterial. 1919. Deblet reportó en el Boletín de la Sociedad Médica de Paris, la fijación de

la fractura de cuello femoral con ayuda de métodos radiográficos. De esta forma se tenía más seguridad de lo que pasaba dentro del hueso. Durante estas fechas, tenían problemas de infección debido a que no utilizaban

técnicas correctas de asepsia y comenzaban los inicios de la antibioticoterapia. Además los materiales como el marfil y el hueso autógeno, resultaban ser muy frágiles y los de metales nobles, muy maleables. Por lo que el siguiente avance fue cuando se descubrieron los materiales biocompatibles. 1925. Smith Peterson utilizó clavos de acero inoxidable (figura 27). 1936. Se populariza la utilización de clavos de vitalio7, material bioinerte. 1939. Se da un gran salto en la utilización de los clavos centromedulares, por

parte del Dr. Gerhard Küntscher en Alemania. Reportó ante la Sociedad Alemana de Cirugía en Berlín en 1940, los primeros casos de fracturas tratados con clavos en forma de “V” y de “trébol”. 1953. Modny y Bambara utilizan los primero clavos en “cerrojo”, con varios

orificios para fijarlos con tornillos. Después se fue perfeccionando la fabricación de los clavos, y el material que se

utilizaba, llegando a aleaciones de titanio, que permiten mayor flexibilidad y resistencia. 1972. El mexicano Fernando Rozas Colchero, desarrolló el clavo fijo con pernos,

que hoy lleva su nombre. Se utilizó bastante a finales de los ochenta y principio de los noventa. Ahora se sigue utilizando con una modificación que le hizo la empresa Orthofix. En la actualidad hay una gran variedad de clavos centromedulares que de

diferentes materiales y formas para satisfacer las necesidades de todos los pacientes que sufran fracturas de diferentes tipos.

6 Pseudoartrosis. Falsa articulación, especialmente en los extremos óseos de fracturas no bien consolidadas.7 Vitalio. Nombre comercial para una aleación de 65% cobalto, 25% cromo, 6% molibdeno y otros metales como hierro y niquel.



Figura 22 Técnica desarrollada por los aztecas.

Figura 23 Pija de marfil utilizada en 1886. Figura 24 Férula de hueso

autógeno.

Figura 25 Hueso autógeno y marfil uitilizado en el siglo XX. Figura 26 Técnica de Hey Groves

desarrollada en 1916.

Figura 27 Clavo de Smith Peterson de acero inoxidable.

Tipos de clavos centromedularesLos clavos centromedulares se pueden dividir principalmente en dos grupos: los

clavos sin bloqueo y con bloqueo. Los clavos sin bloqueo, convencionales, o Küntscher (Figura 28.1), son aquellos que consisten en una sola varilla que se introduce en el canal medular. Los clavos con bloqueo o en cerrojo, son como los convencionales pero modificados, para que puedan ser fijados al hueso y así evitar su movilidad. Algunos como el clavo Booker-Wills o el de Utah (Figura 28.2), tienen aletas que se insertan en el hueso esponjoso; otros se sujetan al hueso cortical por medio de tornillos o pernos

que pasan a través de orificios en el clavo. De estos existen gran variedad (Figura 28.3).

Además los clavos bloqueados a su vez se pueden dividir en huecos o macizos. Los clavos huecos, como su nombre lo dice están huecos, y consisten un tubo de metal. Fueron los primeros en fabricarse, como el Grosse-Kempf. Los macizos son



como los huecos, pero fabricados de forma más resistente, como el Colchero o el Huckstep.

En cuanto a los clavos bloqueados, se le llama fijación dinámica cuando el enclavamiento se hace solamente en la parte proximal o distal del hueso, y fijación estática cuando los tornillos o pernos se colocan en ambas partes.

Existen diferentes situaciones bajo las que se utilizan estos clavos. Cuando los fragmentos están unidos (Figura 28.A), cuando la fractura es conminuta8 (Figura 28.B),

o cuando están unidos bajo carga (Figura 28.C).

En el siguiente diagrama se pude visualizar de forma esquemática la clasificación de los clavos intramedulares.

Figura 29 Tipos de clavos centromedulares

Características biomecánicas (Biofuncionalidad).Desde el punto de vista biomecánico cuando se tiene una fractura, se busca una

resistencia a la compresión, tensión, rigidez, torsión y flexibilidad de movimiento del foco de ésta, conseguida por el hueso en conjunto con el implante. Sin embargo cuando se tiene un gran destrozo o ausencia de tejido óseo, todo se deja al implante.

Cuando estos traumatismos se tratan con placas, las hospitalizaciones tienden a ser largar debido a la recuperación de la cirugía y los largos periodos en los que se someten a tracción, esto retrasa la recuperación y movilización del enfermo. Por eso se prefiere la utilización de los clavos de los que se ha hablado, puesto que proporcionan

8 Conminuta. Cuando hay una fractura multifragmentaria, es decir que existen varios fragmentos de hueso separados.



mayor estabilidad y una rápida recuperación. Sin embargo, cada tipo clavo tiene sus propias características. En la tabla 1 se muestra la comparación biomecánica entre los tipos de clavos. Para ello se retoma la ilustración 10.

1. Küntscher2. Brooker-Wills3. Grosse-Kempf

Tabla 1 Comparación de los clavos para diferentes pruebas.

Clavo

Compresión Flexión Torque Ángulo de relajación

2/3 Significativa No significativa (Depende de la resistividad del hueso)

Significativa Significativa

2/1 Significativa No significativa Significativa Significativa

3/1 Significativa, incluso con pérdida ósea.

Significativa Significativa Significativa

Nota: se escribe a/b para indicar que la comparación entre el clavo a y el clavo b.

Gráfica 2 Comparación de resistencia a torsión, flexión y compresión de los diferentes tipos de clavos y situaciones. 3B/1B significa por

ejemplo, que comparan el clavo bloqueado con tornillos de manera estática y el clavo

convencional, ambos cuando las partes del

hueso están en contacto.

Las siguientes gráficas muestran también la comparación de la resistencia de los diferentes clavos, en diferentes situaciones (de la ilustración 10).



Los clavos cuando se colocan en situaciones como la de la ilustración 10.B, deben resistir 1000N en compresión, 10Nm en torsión y 250Nm en flexión. Estas características dependen de la cantidad de material en el clavo y de cómo se dispone en él. Otra característica importante es la anchura del clavo, pero esto depende del fémur en cuestión.

Descripción y técnicas de enclavamientoDesde la aparición del enclavado endomedular han aparecido nuevos conceptos

como compresión axial, síntesis dinámica, etc., al tiempo que han evolucionado los diseños. Inicialmente se utilizó con el enclavado endomedular con clavos flexibles, siendo su máximo exponente el clavo típico de Ender, como característica biomecánica podríamos hablar de la permisividad de movimiento en el foco de fractura, permitiendo la formación de un callo periférico. En el terreno de las fracturas abiertas, sus ventajas se centrarían en la preservación de la circulación endostal, y su colocación sin fresado. Sin embargo, su principal problema se presenta ante la estabilización axial de las fracturas, siendo habitualmente insuficiente y obligando a la utilización de yesos e inmovilizaciones prolongadas. Existen unas modalidades de estos clavos que son acerrojados que permiten una mayor estabilización de la fractura tanto en el plano rotacional como en el plano axial, pero a pesar de ello el índice de pseudoartrosis con estos dispositivos es mayor que con otros enclavados.

También se dispone de clavos rígidos, macizos o huecos, que se pueden introducir con un fresado previo o sin él y, a su vez, ambos pueden ser estáticos o encerrojados o sin bloquear. El uso de clavos rígidos proporciona una mayor estabilidad al foco de fractura, sobre todo si se trata de clavos no encerrojados que controlan el alineamiento, el acortamiento, así como la rotación.

Las dos variedades de clavos rígidos no encerrojados disponibles se diferencian por la técnica para su colocación. Al realizar el fresado del canal medular se daña la circulación endostal, sin olvidarnos del daño que tenemos en la circulación perióstica debido a la afectación de partes blandas que presenta el paciente.

Los resultados iniciales con los clavos fresados con bloqueo distal tenían unas tasas de infección más altas, esta situación se justificaba por la necrosis que provocaba el fresado endomedular. Por este motivo se diseñaron clavos intramedulares de menor diámetro, que podían colocarse sin la necesidad de fresado. Aunque las tasas de infección pueden ser menores, presentan una tasa de pseudoartrosis mayor y además, asocian con mayor frecuencia rotura del material de osteosíntesis sobre todo en aquellas zonas donde reciben mayor tensión mecánica, como son los tornillos de bloqueo y la zona de los orificios.

El clavo deseable para un enclavado intramedular diafisario es anterógrado, es decir, de proximal a distal. Por el contrario, el enclavado retrógrado es una alternativa útil en circunstancias especiales concurrentes con la fractura como pacientes politraumatizados, la presencia de lesiones abdominales concomitantes, pacientes con mal estado general y en fracturas patológicas, ya que no se usa mesa de tracción. También en los casos de obesidad mórbida porque el punto de entrada es más accesible. Otras circunstancias especiales que aconsejen la vía retrógrada pueden ser:



fracturas ipsilaterales de rótula, artrotomías traumáticas (porque en estos casos hay que revisar la rodilla), fracturas ipsilaterales de tibia (sólo realizas un punto de entrada), fracturas de la pelvis, acetábulo o bilaterales de fémur (para evitar excesiva tracción), pacientes con prótesis de cadera, osteosíntesis del tercio proximal del fémur y fracturas periprotésicas a una prótesis total de rodilla.

La tensión a la que está sometido el clavo depende tanto de la fuerza axial como de la sección del mismo, siendo inversamente proporcional al cuadrado del diámetro. De igual modo, las tensiones en flexión son proporcionales a la relación entre el momento de flexión y el momento de inercia.

Hay diferentes opciones a la hora de colocar un clavo: fresado, no fresado, estático, bloqueado, dinámico. La elección del mismo depende tanto de la localización de la fractura como del tipo de fractura.

Clavos fresados: mejor adaptación del clavo al canal medular permitiendo una mejor distribución de las cargas tanto estáticas como dinámicas, tanto a través del hueso como del implante. Clavos no fresados: menor ajuste del implante al hueso, pero mayor

preservación de la circulación endostal. Bloqueo estático: permite mantener la longitud del hueso, no permitiendo

desplazamientos rotacionales de los fragmentos, ni colapso de la fractura. Bloqueo dinámico: proporciona estabilidad rotacional, y nos permite una

compresión axial de la fractura controlada que ayudará a la consolidación. La dinamización: consiste en la extracción de los tornillos de bloqueo distal o

proximal del clavo, para aumentar la compresión axial entre los fragmentos. De esta manera, se producen micromovimientos que favorecen la consolidación de la fractura.

Clavo colcheroEl clavo colchero es un clavo intramedular de acero inoxidable que se fija en el Fémur

por medio de pernos. Dentro de la clasificación se encuentra en los clavos bloqueados y macizos. Otro que pertenece a esta categoría es el clavo Huckstep, hecho de titanio.

Estos tiene mayor resistencia a la flexión, a diferencia de los clavos antes mencionados. Esto le da la característica especial de poder enclavar los pernos más cerca del foco, disminuyendo así, la longitud de trabajo9 y por tanto el brazo de palanca flexor.

Tiene mayor rigidez, lo que supone menor pandeo y mayor facilidad para introducir los pernos; el problema es que si hay una mínima desviación el error de la posición del perno va a ser mayor, haciendo difícil el volver a colocarlo.

Las complicaciones mecánicas resultantes con la utilización de los diferentes clavos, se muestran en la tabla 2.

9 Longitud de trabajo. Distancia que el material suple al hueso



Tabla 2 Complicaciones mecánicas de los diferentes clavos.

Pseudoartrosis Acortamiento

Rotación Desmontaje

Problemas con el material.

Grosse-Kemf

7.6% 8% 10% 10% 10%

Brooker-Wills

8% 15% 4% 4% 4%

Colchero 2% 0 1% 1% 1%

Huckstep

0 - - 2% 2%

Esto demuestra que los clavos macizos, sí son más resistentes. De hecho el colchero es aún más resistente a la deformación que el húmero normal, según podemos apreciar en la gráfica 2.

Gráfica 3 Comparación de la deformación del clavo Colchero, Küntscher y el Fémur.

BioinerciaLa bioinercia del clavo Colchero de manera específica no fue encontrada, por lo que

se sustituye esa parte por la bioinercia con el acero inoxidable en general.

Acero inoxidableEl acero inoxidable es una aleación de fierro (Fe) con distintas porciones de Niquel

(Ni), que proporciona resistencia a la corrosión y al endurecimiento; y Cromo (Cr). Según su microestructura se pueden dividir en:

Martensíticos: (11,5 – 18% Cr) Ferríticos (14 – 27% Cr) Austeníticos (Cr y Ni 23%)

En la tabla 3 podemos observar las desventajas contra las ventajas de estos materiales.

Tabla 3 Ventajas y desventajas del acero inoxidable.

Ventajas Desventajas



Baratos

Maleables

Dúctiles

No se pueden hacer porosos

Suelen causar más infección

Propensos a la corrosión.

Corrosión Todos los tipos de implantes sufren corrosión dentro del cuerpo debido a reacciones

de oxidación y reducción ocasionadas por iones como cloro, fósforo, carbonatos, sodio, potasio, calcio, entre otros y oxígeno disuelto. Los metales nobles como el oro, la plata o el platino, son los que menos tienden a la corrosión, sin embargo casi no son utilizados debido a su alto costo y pobres propiedades mecánicas.

Otro factor que influye en la corrosión son las fuerzas mecánicas. Si el material se expone a estrés será más fácilmente corroído.

La corrosión es un fenómeno que ocurre en la superficie, por lo tanto es importante que la capa externa del biomaterial sea resistente a lo iones, sin necesidad de cambiar su composición. Esta protección se logra con recubrimientos, de otros metales más estables como los nobles, o metales pasivados10. Sin embargo, incluso las aleaciones menos reactivas, sufren corrosión cuando llevan mucho tiempo dentro del organismo.

Los metales pasivados más comunes son el aluminio (Al), cromo (Cr) y titanio (Ti). El aluminio no se utiliza en implantes debido a su toxicidad. El cromo y el titanio en cambio son ampliamente utilizados en estos fines.

El material que le da la resistencia al clavo colchero frente a las reacciones que lo degradan, es el Cr. Sin embargo, se ha descubierto que el acero inoxidable en una solución salina fisiológica, difícilmente forma su capa que lo recubre, por lo que si esta capa de cromo se destruye, la corrosión puede ocurrir.

Si la corrosión de la capa de óxido es localizada, ya sea que haya iniciado en un punto o en una grieta, puede crear pequeños hoyos que dejarán en contacto con el ambiente la otra parte del material, dando lugar a la expansión de los hoyos. En el caso del clavo colchero, quien se encuentra además bajo la influencia de mucho estrés, si este tipo de corrosión ocurre, el material se puede debilitar y fracturar.

Otro tipo de corrosión es la galvánica. Si dos metales diferentes son puestos en la misma solución salían, cada uno establecerá su propio potencial con respecto a la solución, causando un flujo de electrones y por lo tanto desestabilidad en los iones, dando como resultado una facilidad para la disolución del material. El acero inoxidable,

10 Metales pasivados. Son los metales recubiertos de una capa de óxido, que evita la posterior corrosión del resto del material.



puede sufrir esta corrosión debido a que es una aleación. Este problema puede ser disminuido si las aleaciones permanecen en su región pasiva.

BiocompatibilidadEl acero inoxidable se ha demostrado que es altamente biocompatible, de ahí que sea

ampliamente usado en biomateriales.

Los problemas que presentan los pacientes con estos biomateriales, no es debido a la biocompatibilidad de éstos, sino a las fallas mecánicas y de corrosión.

Existen infecciones en los lugares donde está el implante, pero no es debido al material sino a la necrosis ósea que sucede al momento del fresado.

Resultados de la utilización del clavo colcheroEn la tesis del R4. Mauricio López, para optar por el título de Especialista en Ortopedia

y Traumatología, se presentan los resultados del estudio titulado “Resultados de la fijación intramedular con clavo colchero a cielo abierto con bloqueo y fresado del canal en Fracturas de fémur en el servicio de Ortopedia Hospital Roberto Calderón G. Diciembre 2000 a Enero 2003”.

El estudio se hizo a 15 pacientes, 80% del género masculino y 20% del femenino, de edades entre 17 y 60 años. Los resultados obtenidos son de competencia médica. Sin embargo, en cuanto a las complicaciones que presentaron los pacientes obtuvo la siguiente gráfica.

Gráfica 4 Complicación de los pacientes a los que se les implantó clavo colchero.



Desde el punto de vista de los biomateriales, esta gráfica nos dice que el método es bastante favorable, puesto que las complicaciones no son debidas a biocompatibilidad o bioinhercia, sino a factores mecánicos.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAHistoria de la paciente11 y su accidente en cuestión.

La paciente tiene por nombre Yu. Sufrió una fractura multi-fragmentaria en el tercio medial del fémur izquierdo (R1)12 debido a una caída libre desde la azotea de una bodega de llantas en Zacatecas a una altura de aproximadamente 18 m, ocurrida en el domingo 17 de noviembre de 1996 a las 3:30 pm. Luego de casi 9 horas (a las 00:30 am del 18 de noviembre de 1996), Yu fue trasladada a una sala de urgencias del ISSTE donde se le hizo un lavado quirúrgico para luego, durante la noche, ser trasladada al hospital IMSS de Zacatecas y ser sometida a una impregnación antibiótica por tres días para evitar la acumulación de pus en la herida.

Antes de describir las intervenciones quirúrgicas que recibió la paciente en cuestión, es importante aclarar un poco más a detalle la gravedad de la fractura, lo cual hacemos a continuación.

El fémur se partió en 4 trozos, de los cuales uno salió expulsado del muslo y se perdió. La propuesta de los médicos para explicar esto consiste en que probablemente Yu calló con la rodilla un tanto rotada hacia lateral ocasionando que toda la fuerza del golpe se disipara en el fémur.

Por otra parte, mientras realizábamos la entrevista y la investigación, decidimos calcular de manera aproximada la energía del impacto, la cantidad de movimiento y la velocidad de su cuerpo justo antes de chocar contra el suelo. Se muestra el diagrama y la solución al problema desde un enfoque de física mecánica elemental.

11 Por respeto a su privacidad, hemos omitido nombrar a la paciente por su verdadero nombre. De aquí en adelante, nos referiremos a ella a lo largo de este trabajo como “Yu”.12 Las notas azules con la letra R denotan el número de la radiografía (numeradas cronológicamente) en donde se detalla de manera visual la información que se describe en el texto.



Figura 30 Representación del accidente.

Donde m es la masa de la paciente, aproximadamente igual a 59 kg en aquel entonces y h es la altura a la que cayó, igual a 18 m. De acuerdo a la ley de conservación de energía mecánica [1] tenemos que:

K i+U i=K i+U f

Donde K representa la energía cinética y U la energía potencial. Los subíndices f e i indican final (justo antes del impacto con el piso) e inicio (antes de que comenzara la caída) respectivamente.

Sabemos que

K i=12mv i

2

U i=mgh i

K f=12mv f

2

U f=mgh f

Tanto la primera como la última de las cuatro ecuaciones acabadas de enlistar son iguales a cero, debido a que la velocidad inicial y la altura final son cero. Por ende, nos queda

U i=K f

mghi=12mv f

2



Cancelando la masa en ambos lados, despejamos para la velocidad final y encontramos que

v f=√2 gh=√2(9.81ms−2)(18m)=18.79ms−1

Por lo que la cantidad de movimiento es

p=mv f= (59 kg ) (18.79ms−1 )=1108.76kg ∙m s−1

Y la energía disipada en el fémur, o sea, la energía del impacto es

E=U i=K f=(59kg ) ( 9.81ms−2 ) (18m )=10418.22J

Como puede notarse, la energía disipada en el fémur es enorme y justifica el estado grave en que quedó el hueso después del accidente.

Una vez internada en el hospital IMSS de Zacatecas, los médicos propusieron a los padres de Yu implantar en ella un tensor mecánico para así mantener alineada la fractura, esto debido a que el músculo cuádriceps acortaría la distancia entre los fragmentos del fémur al tensarse. Los padres de la paciente se negaron y por lo tanto, no se llevó a cabo esto. En su lugar, se utilizó una férula tipo “Calza de Jones”, la cual consiste en un molde de yeso que va de la cintura al pie. Esto ocurrió la madrugada del 18 de noviembre. Debido a la falta de un espacio aceptable para atornillar, se ignoró la propuesta de colocar una placa de acero en la pierna de la paciente.

Eventualmente, el día 23 de noviembre de 1996 Yu se sometió a la primera de cinco cirugías que ha tenido que recibir hasta el día de hoy, en el Hospital General de Zona número 1 en Zacatecas. Se describe brevemente el procedimiento, las complicaciones secundarias y los detalles de dicha intervención.

PRIMERA CIRUGÍA

Con una fresa, se retiró la médula del hueso Se implantó un clavo de tipo Colchero El fresado no fue el idóneo y se tomó hueso de las crestas ilíacas para hacer un

auto injerto. El clavo, con un peso promedio de 2.5 kg, se fijó con 4 pernos: 2 en la cadera, 1

en la parte medial del hueso y 1 más en la porción distal. (R2-R4) Yu sufrió de vómito, taquicardia y baja presión arterial. Necesitó de dos

transfusiones de sangre y comenzó a sufrir dolores muy intensos.

El día primero del mes de diciembre del mismo año, Yu fue dada de alta y comenzó un proceso de recuperación, revisión y rehabilitación por un período de diez meses aproximadamente. A pesar de que gracias al injerto se formó tejido nuevo, hubo una falla que los médicos no previeron la cual radica en el hecho de que el perno de la porción medial no permitió que el fragmento pequeño del fémur se adosara o fusionara con los otros. (R6-R8)



En septiembre de 1997, la situación de Yu mostraba la formación de callo óseo y también aparece un espacio de aire (R11-R13). Eventualmente, a finales de ese mismo año, Yu deja de usar las muletas y en su lugar utiliza bastón. Para abril del año siguiente, o sea, en 1998, la paciente se somete a una SEGUNDA CIRUGÍA para retirar el perno del clavo colchero ubicado en la porción distal de su fémur. Presenta entumecimiento de su pierna a bajas temperaturas y dolor.

En Agosto de 1998, Yu aún no apoyaba la pierna y usaba muletas (R9). El perno de la porción medial comienza aflojarse y es retirado en una TERCERA CIRUGÍA (R14). Dos años después, algunas complicaciones se hacen presentes como inflamación de la rodilla, dolor de cadera, fatiga y dolor. Yu resiste y vive en estas condiciones hasta el año 2002, cuando gracias a una tomografía lineal tomada en Centro Médico de Occidente del IMSS en Guadalajara, se detectó un callo óseo muy grande, por lo que se procede a retirar el clavo colchero el 17 de abril en una CUARTA CIRUGÍA. La intervención se llevó a cabo en Zacatecas, por el mismo cirujano que realizó las intervenciones pasadas y utilizando instrumental y equipo rentado al antiguo hospital civil de Guadalajara. Una vez dada de alta el 19 de abril de 2002, Yu se retira a casa de sus padres en Zacatecas para reposar y recuperarse. Sin embargo, el día 20 de abril escucha cómo se vuelve fracturar el hueso de su pierna. Permanece poco más de seis horas, parada con sus muletas hasta que la llevan de regreso al hospital (R15 y R16).

El problema fue que no se tomó una radiografía de control previa a la cirugía y por lo tanto no se pudo notar un importantísimo detalle sobre la condición del fémur de Yu. Se somete entonces a una QUINTA CIRUGÍA el 26 de abril de 2002 para implantar un clavo más moderno y ligero. Se trata del clavo alemán tipo Targott, hecho de una aleación Titanio-Aluminio con un peso menor de 200 g. Se fijó con dos tornillos en los extremos del fémur (R19-21). En marzo de 2004 se toman nuevas radiografías (R22) las cuales muestran una cicatrización más uniforme, aunque aún está presente una articulación falsa, debido a que los fragmentos del fémur se mueven y en algunas radiografías se ven unidos.

Al día de hoy, Yu ha vivido con el clavo tipo Targott por poco más de siete años. No ha habido rechazo alguno y su familia ha considerado la idea de un trasplante de fémur o del uso de cristales de hidroxiapatita para mejorar su condición.

Por eso nos surgió la inquietud de ayudarle por lo queremos el problema que se desarrolla en esta investigación gira alrededor de la siguiente pregunta:

¿Es posible encontrar un material que sea económicamente viable, cuyo periodo de mantenimiento y/o cambio del mismo sea lo más prolongado posible; que tenga las características básicas de un biomaterial y además propicie la osteogénesis?

JUSTIFICACIÓNLa paciente actualmente necesita someterse a otra intervención quirúrgica para

cambiar el biomaterial que tiene. Sin embargo, considera que es muy arriesgado pues no quiere volver a sufrir otra fractura y prefiere conservar el que ya tiene. Pero creemos que como han pasado muchos años después de su accidente, la ciencia de los



biomateriales ha avanzado mucho y podemos encontrar un implante que no le cause los problemas ni las molestias que sufre en la actualidad y con el cual se pueda quedar para el resto de su vida sin preocuparse por efectos secundarios muy dañinos para su salud.

HIPÓTESISTranscurridos 9 años desde la implantación del clavo Targott en la paciente en

cuestión, asumimos que existe la posibilidad de encontrar una alternativa de mayor avance tecnológico que se acople mejor a sus necesidades, y así esperar poder sustituir el biomaterial en su fémur.

OBJETIVOSDeterminar si existen en el mercado biomateriales que cumplan con las

características establecidas en el planteamiento del problema.

METODOLOGÍA El proyecto se realizó en cinco etapas, cada una de las cuales consistió en una

actividad. Estas actividades se describen a continuación de forma breve.

1. Entrevista.

Durante la primera semana del mes de marzo de 2011, logramos contactar a Yu y concretar algunas visitas para realizar la entrevista con respecto a su caso y a su historia clínica. La duración de dicha entrevista fue de casi tres horas. Toda la información que pudimos recabar aquel día se engloba en el primer punto del PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA contenido en este trabajo. Obtuvimos también una serie de radiografías que nos ayudaron a comprender mejor la forma en que los eventos se fueron suscitando.

A partir de este día, quedaron en el aire algunas dudas sobre los materiales que le fueron implantados, sobre todo de aquél clavo llamado Targott, pues hasta el momento no nos ha sido posible encontrar alguna referencia o fuente que informe sobre éste dispositivo.

2. Búsqueda de información del marco teórico.

Comenzamos entonces por consultar libros, páginas de internet, revistas electrónicas y bases de datos de algunos hospitales. Nuestro objetivo fue comprender las bases de la ortopedia y la traumatología que se requieren para tratar fracturas en huesos largos, específicamente, el fémur. Decidimos ahondar en las propiedades biomecánicas de



este hueso, debido en parte a que deseábamos entender, desde el punto de vista de la física, las condiciones y las eventualidades que dieron lugar a la fractura de Yu.

Esta búsqueda nos tomó alrededor de un mes, luego de que no realizáramos actividad alguna con respecto al proyecto después de la entrevista realizada en marzo. Toda la información con respecto a implantes de fémur, características del tejido óseo y demás tópicos básicos ha sido recopilada, organizada y redactada en los ANTECEDENTES.

3. Investigación de los materiales que le han sido implantados.

El clavo Colchero es el biomaterial del cual hemos obtenido la mayor cantidad de información. La empresa Orthofix le hizo algunas modificaciones y actualmente se comercializa como clavo Orthofix. Sin embargo, encontramos que en su diseño anterior fue ampliamente utilizado para tratar fracturas de fémur en varios países, justo antes de la aparición de los clavos intramedulares hechos a base de Titanio.

Debido a que teníamos ya gran parte de la información sobre este tipo de clavo, realizar esta actividad nos llevó poco menos de una semana. Fue cuestión de ahondar un poco más en la bibliografía requerida y plasmar estos datos en los ANTECEDENTES.

4. Búsqueda de otras alternativas.

Durante dos semanas, estudiamos las características de algunos de los biomateriales más importantes que podrían representar alternativas viables para la mejora de la condición de Yu. A continuación, se describe cada una de éstas junto con sus ventajas y desventajas.

Sulfato cálcico. Su uso como sustituto óseo data de 1892, cuando se empleó para rellenar defectos

en cavidades del hueso. Se comercializa en forma de perlas o en polvo, que se mezclan con una solución acuosa para formar una pasta que posteriormente se solidifica. Una vez sólido, es igual de resistente a la compresión que el hueso nativo, aunque es frágil ante fuerzas torsionales. No forma una estructura trabecular y se degrada muy rápidamente por disolución (en el plazo de 4 a 12 semanas). Se cree que, al disolverse, crea una solución ácida que desmineraliza el hueso circundante, exponiendo las proteínas morfogenéticas de la matriz ósea y actuando como osteoinductor, más que como osteoconductor.

Derivados del fosfato cálcico. Los fosfatos de calcio poseen una excelente biocompatibilidad debido a su gran

parecido químico y cristalino al componente mineral del hueso, la hidroxiapatita (HA). Pueden ser resistentes a la compresión, pero son frágiles y se fracturan al someterlos a fuerzas de tensión o cizallamiento. Se comercializan como cerámicas o cementos.

Hidroxiapatita coralina. Es una cerámica que se produce a partir del exoesqueleto de corales marinos. Posee

una estructura tridimensional regular y un tamaño de poro similar al hueso humano. Aunque su biointegración es excelente, al ser un material altamente cristalino y poco



soluble, prácticamente no se reabsorbe. Mecánicamente, es un poco más resistente que el hueso esponjoso a la compresión, aunque es frágil. Se comercializa en bloques de distinto tamaño o en forma de gránulos, más reabsorbibles. Se halla disponible, además, una HA de estructura cerámica y origen bovino obtenida tras la eliminación de componentes orgánicos.

Fosfato tricálcico (TCP). Es una cerámica de fabricación sintética que, a diferencia de la HA, es menos

cristalina y más amorfa siendo por tanto más reabsorbible. Existen dos formas básicas, la αTCP y ßTCP. Esta última es más porosa, presenta mayor número de interconexiones, es más soluble y se degrada más pronto. La mayoría de las presentaciones comerciales son ßTCP. Mecánicamente, es similar o ligeramente más débil que el hueso trabecular ante fuerzas de compresión pero es frágil ante tensión y cizallamiento. Se reabsorbe aproximadamente entre los 6 y los 18 meses tras su implantación, mediante reabsorción osteoclástica y aposición de hueso nuevo y se comercializa en forma de bloques y “chips” de diversos tamaños y formas. Se hallan disponibles, además, compuestos bifásicos o mezclas de hidroxiapatita y fosfato tricálcico, en proporciones variables, que pretenden complementar la resistencia mecánica de la hidroxiapatita con la mayor reabsorción del fosfato tricálcico.

Cementos de fosfato cálcico. Se fabrican disolviendo polvo de fosfato cálcico en una solución acuosa para formar

una pasta que se endurece a la temperatura ambiente. Durante el fraguado no se desprende calor por lo que no se produce necrosis en los tejidos circundantes. El tiempo de fraguado varía entre los 10 y los 30 minutos. Existen dos tipos de cementos: de apatita y de brushita. Los de apatita son los más utilizados y de los que se posee más experiencia clínica; son más cristalinos que los de brushita y más resistentes, pero menos biodegradables, ya que el tamaño de poro es muy pequeño y no permite la invasión del tejido óseo; la reabsorción se produce en la superficie.

Cuando se los compara con las cerámicas, la mayor diferencia radica en que los cementos pueden ser inyectados y fraguan in situ, lo que los convierte en un material de fácil manipulación clínica que puede utilizarse incluso de forma percutánea. Son los que han mostrado mayor resistencia a la compresión y además, durante el fraguado, la estructura cristalina del cemento se amolda al hueso circundante, lo que proporciona mayor estabilidad a la fractura. La mayor desventaja es la extrusión del cemento a las articulaciones o a las partes blandas vecinas. Ha mostrado utilidad clínica en series de fracturas de radio distal tratadas con agujas y cemento inyectado de forma percutánea, en fracturas de cadera para aumentar la presa del tornillo cefálico deslizante en huesos muy osteoporóticos o en fracturas con hundimiento articular de la meseta tibial, para proporcionar apoyo subcondral complementario a la osteosíntesis rígida.

BMP (Bone Morphogenetic Proteins). Actualmente se conocen 16 y pertenecen a la familia de los factores de crecimiento

transformantes beta (TGF-β). Estas proteínas participan en el proceso de reparación de las fracturas reclutando células madre mesenquimales de los tejidos circundantes hacia el foco de fractura y estimulando su proliferación y diferenciación en condrocitos



y osteoblastos, fundamentalmente. Estos efectos están mediados por la unión de BMP a receptores de las células madre mesenquimales, los osteoblastos y los condrocitos y por la posterior activación de sus sistemas intracelulares. Generalmente se emplea una matriz de colágeno bovino como transportador, aunque también pueden emplearse cerámicas de fosfato cálcico. Las dos BMPs que se hallan actualmente disponibles para uso clínico son las proteínas morfogenéticas humanas recombinantes tipo 2 y tipo 7. Como desventaja cabe destacar su coste elevado y la producción de hueso heterotópico.

Matriz ósea desmineralizada (MOD). Es un aloinjerto que se obtiene extrayendo el calcio y el fosfato del hueso de cadáver,

preservándose una estructura formada por colágeno tipo I y otras proteínas no estructurales entre las que se encuentran las proteínas morfogenéticas óseas. Aproximadamente existe un microgramo de estas proteínas por kilogramo de tejido óseo, aunque la concentración varía según el hueso del que se extrae y el procesamiento. Presentan desventajas con respecto a las BMPs recombinantes. La primera es que en el ser humano no inducen la formación de hueso heterotópico (que parece ser la prueba principal para demostrar la eficacia osteoinductora) y la segunda es que se han encontrado diferencias apreciables en las concentraciones entre diferentes presentaciones comerciales e incluso entre distintos lotes de una misma presentación. Se encuentra disponible en forma de gel, pasta o tiras moldeables. En cuanto a su aplicación clínica, en un estudio prospectivo que incluyó a 120 pacientes que se sometieron a fusión espinal posterolateral instrumentada, se comparó la eficacia del autoinjerto de cresta en un lado de la artrodesis frente al autoinjerto mezclado con MOD en el otro lado, observándose tasas de fusión similares; los autores concluyeron que la MOD era un buen extensor del injerto de cresta en la artrodesis vertebral [17].

Concentrado de plaquetas. Las plaquetas, al ser activadas tras la rotura de los vasos sanguíneos en el foco de

fractura, secretan multitud de sustancias como el factor transformante beta (TGF-β), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) o el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF). Estas sustancias, denominadas osteopromotoras, pueden estimular la migración y multiplicación de células en el foco de fractura y la angiogénesis. In vitro tienen sobre todo un efecto para aumentar la proliferación de colonias de células madre mesenquimales, pero no tienen la capacidad para inducir la diferenciación de estas células en osteoblastos o condroblastos ni son capaces de promover la formación de hueso heterotópico.

Aspirados medulares. El empleo de aspirados medulares como fuente de células madre mesenquimales es

una opción teóricamente atractiva, ya que permitiría aportar células con capacidad osteogénica a lugares donde está disminuida, como en focos de pseudoartrosis. El sitio donante más empleado en la actualidad es la cresta ilíaca, debido a su riqueza en médula ósea y a su fácil acceso. El material obtenido puede someterse a varios procesos para aumentar la proporción de células en la muestra, como la centrifugación. Para facilitar su aplicación y limitar la dispersión del material, se pueden utilizar esponjas de colágeno o matrices cerámicas. Varios factores, sin



embargo, limitan la aplicación de esta técnica. El más relevante es la gran variabilidad individual en la concentración de células madre en la médula ósea y de su potencial osteogénico, características que disminuyen dramáticamente con la edad y otros factores como el estado general o el tratamiento con quimio y radioterapia.

Como resumen, podemos afirmar que el sustituto óseo puede cumplir una función mecánica o biológica. En una fractura metafisaria de un hueso sometido a carga, en el que se presupone un entorno rico en médula ósea favorable a la consolidación, la mejor opción son las matrices osteoconductoras que ofrezcan soporte mecánico (una cerámica de hidroxiapatita o fosfato tricálcico o un cemento de fosfato cálcico). Por el contrario, ante un ambiente hostil para la ostegénesis, como en una pseudoartrosis, debe emplearse un sustituto con una función biológica osteoinductora, estando la mayor evidencia científica a favor de la proteína morfogenética ósea recombinante . El plasma rico en plaquetas o el aspirado de médula ósea precisa de estudios de mayor nivel de evidencia que avalen su uso clínico. Finalmente, estas alternativas no se han usado clínicamente para el tratamiento de fracturas en la diáfisis de huesos largos, debido a las propiedades inherentes y su tendencia a romperse ante esfuerzos y torsiones grandes (recuérdese que la torsión depende de la longitud del cuerpo).

Placas de osteosíntesis para fracturas de fémurLa utilización de placas de osteosíntesis ha sido descrita ya en la sección

ANTECEDENTES (página 6). La técnica es eficiente en cuestión de implantación y tratamiento cuando se compara con el uso de clavos. Es importante señalar, sin embargo, que de acuerdo a algunos autores de la literatura actual [18], la técnica de fijación intramedular para huesos largos (clavos intramedulares) ha tenido un auge impresionante desde la década de los ochentas, etapa durante la cual las placas dejaron de usarse en forma frecuente por ortopedistas y traumatólogos en varios lugares del mundo. Esto ha hecho que sea cada vez sea más difícil para los cirujanos optar entre utilizar una placa o un clavo para el tratamiento de fracturas, debido a que ambas técnicas son ahora comparables en cuestión de confiabilidad y seguridad del paciente.

Recuérdese que el biomaterial que conforma ambos tipos de dispositivos es el Titanio, por lo que sus características de biocompatibilidad, osteinducción y demás, están dadas en función de la forma de cada uno, y no por la composición química; hecho que resulta ser bastante interesante desde el punto de vista ingenieril. Imprescindible es, por ende, que cada caso clínico se estudie a profundidad puesto que podría resultar bastante riesgoso someter a un paciente a un tratamiento ortopédico con placa o clavo sin tener la información necesaria como para plantear una predicción positiva de los resultados óptimos.

Injertos ÓseosRequieren de una cirugía para colocar hueso nuevo o sustitutos óseos dentro de los

espacios ubicados alrededor de un hueso roto o de defectos óseos. El hueso nuevo se puede tomar de un hueso sano del mismo paciente (esto se denomina autoinjerto) o de un hueso donado y congelado (aloinjerto). Enseguida, por medio de una incisión sobre el defecto óseo, se moldea el injerto óseo y se inserta dentro y alrededor del área. El injerto óseo se sostiene en su lugar con clavos, placas o tornillos. Se utilizan suturas



para cerrar las heridas y generalmente se usa una férula o un yeso para prevenir lesión o movimiento mientras cicatriza. Los usos en los que destacan los injertos óseos son:

Fusionar articulaciones para impedir el movimiento Reparar huesos rotos (fracturas) que tengan pérdida ósea Reparar hueso lesionado que no ha sanado

La principal ventaja de esta alternativa es su alta biocompatibilidad y su principal desventaja radica en la obtención del mismo (en caso de tratarse de un aloinjerto) y el precio, el cual varía mucho de acuerdo al lugar geográfico.

5. Selección de alternativas viables.

Para la selección de alternativas seguimos el criterio de las que son viables para tratar la situación de la paciente. Decidimos en base a aquella opción que le causaría menos problemas tanto en salud como en el desarrollo de su vida cotidiana.

De todas las alternativas descritas anteriormente en la actividad 4, encontramos como viables las siguientes opciones:

Injertos Óseos. Las Placas de Osteosíntesis. Reparación y sustitución de hueso por medio de cementos hechos con fosfatos

de calcio.

La razón por la que las demás pueden descartarse, radica en el hecho de que encontramos que los biomateriales tales como las BMP, la hidroxiapatita (superada por los fosfatos de calcio en muchas de sus propiedades) y el concentrado de plaquetas son utilizados de manera local, para reparación de pequeña escala (desde algunos cuantos milímetro hasta un par de centímetros) de huesos. Principalmente en casos de osteoporosis. Estos materiales no están diseñados para soportar las cargas mecánicas y las fuerzas de torsión y compresión que se disipan en la diáfisis del fémur. Lo que nos llevó a concluir que no son útiles para el caso de Yu; su fractura fue muy grave y requiere de una solución más compleja Además, actualmente, no existe medicamento alguno que pueda inducir la reparación o regeneración de hueso a nivel de la diáfisis.



Diagrama de flujo

CONCLUSIONES

Debido a que el fémur de Yu perdió un fragmento completo, consideramos viable la utilización de injertos óseos y placas de osteosíntesis. Es importante recalcar que la paciente Yu, después de su primer implante, presentó pseudoartrosis. Esta es una afección muy compleja y consiste en un cese del proceso de consolidación del hueso luego de haber sufrido la fractura. Se crea una especie de articulación falsa compuesta por tejido fibroso en el foco de la fractura no soldado.



La pseduoartrosis y las fracturas de diáfisis de huesos largos han sido tratadas mediante una técnica que utiliza un injerto óseo como cuña que da estabilidad a un clavo intramedular [22]. Es por ello, que concluimos que la mejor opción para mejorar la condición de Yu es la utilización simultánea de un injerto óseo y una placa osteosintetizadora. Esto es debido a que el fragmento faltante del fémur de Yu puede ser sustituido por una pieza de fémur para que eventualmente se integre a su hueso y quede fijo con la ayuda del clavo de Titanio que ya tiene implantado. Claro está, que esto debe dejarse a consideración tanto del médico como de la paciente, pues la decisión al final corre a cargo de ellos.

CRONOGRAMA

ANÁLISIS FINANCIERO

Debido a que el desarrollo del proyecto fue puramente teórico, los gastos se reducen únicamente al pago de la energía eléctrica la cual calculamos que es aproximadamente $80.00 M/N.

Estos gastos resultan de las semanas que estuvimos trabajando en la computadora.

BIBLIOGRAFÍA Y PÁGINAS DE INTERNET CONSULTADAS

[1] Sears F., Zemansky M., Freedman R., Young H.. Física Universitaria. Volumen 1. Novena edición. 1996. Pearson Educación. México, 696 páginas.

[2] Charles-Harris M., Lacroix D., Proubasta I., Planell J. Clavos intramedulares vs. Placas

de osteosíntesis para fracturas de fémur: Análisis por elementos finitos. Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona.Biomecánica, 12(1), 2004, pp. 64-70.

[3] Domínguez A., López J. El clavo gamma en el tratamiento de las fracturas peritrocantéreas en el paciente anciano. Revista Mexicana de Ortopedia y Traumatología. Nov-Dec 1999; 13(6), pp. 532-537.


MAYOABRILMARZO

ACTIVIDAD 2

SEMANA

ACTIVIDAD 5

ACTIVIDAD 4

ACTIVIDAD 3

ACTIVIDAD 1

12111987654321


[4] Rosas C., Benítez R. Tratamiento de las fracturas del cuello femoral con tornillo dinámico de cadera. Revista Mexicana de Ortopedia y Traumatología. Nov-Dec 1999; 13(6), pp. 538-540.

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[7] Lucas Cadenas P., Domínguez Ignacio. Asociación internacional de Osteosíntesis Dinámica. Manual de osteosíntesis. Ed. Elsevier España; 2002.

[8] Centeno J. Tratamiento Quirúrgico de las fracturas. www.slideshare.net/Ortopedista/clavo-centromedular. Consultada el 30 de abril de 2011.

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[10] Fontestad M., Bermell C. Osteosíntesis en el tratamiento de las fracturas: Clavos intramedulares. http://manualresidentecot.es/es/bloque-ii-biomecanica-y-biomateriales/21-osteosintesis-en-el-tratamiento-de-las-fracturas-clavos-intramedulares. Consultada el 30 de abril de 2011.

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[17] Cammisa F., Lowery G., Garfin S., Geiler F., Klara P., McGuire R. Two year fusión rate equivalency between Grafton DBM gel and autograft in posterlateral spine fusión: a prospective controlled trial employing a side-by-side comparison in the same patient. Spine. 2004 (29): p. 660-666.

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[19] Browner B., Levina A., Jupiter J., Trafton P., Krettek C. Skeletal trauma: basic science, management and reconstruction. 2009. Elsevier Health Sciences.

[20] Ramos B., Blanco J., Fernández A. Pseudoartrosis diafisaria de fémur: tratamiento con injerto intercalar congelado y clavo encerrojado. Notas clínicas. Sociedad Gallega de Cirugía Ortopédica y Traumatología. Acta Ortop. Gallega 2005; 1(2) 56-57.

[21] Brumback R., Uwagie-Ero S., Lakatos R., Poka A., Bathon G., Burgess A. Intramedullary nailing of femoral shaft fractures. Part II: Fracture-healing with static interlocking fixation. The Journal of Bone and Joint Surgery. 1988; 70 1453-1462.

[22] U. Simon. Biomechanische Prinzipien dsn Knochenbaus.



INDICE

PROYECTO FINAL....................................................................................................................................... 1

BIOMATERIALES........................................................................................................................................ 1

25 DE MAYO DE 2011.................................................................................................................................... 1

GÓMEZ OROZCO MÓNICA DANIELA................................................................................................................. 1

GUTIÉRREZ BUGARÍN JAHIR MAURICIO............................................................................................................. 1

ANTECEDENTES......................................................................................................................................... 2

TEJIDO ÓSEO.................................................................................................................................................2ANATOMÍA DEL FÉMUR.................................................................................................................................2BIOMECÁNICA DEL TEJIDO ÓSEO..................................................................................................................3DINÁMICA DEL TEJIDO ÓSEO........................................................................................................................3CRECIMIENTO DEL TEJIDO ÓSEO..................................................................................................................4REPARACIÓN DE FRACTURAS........................................................................................................................4FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE LOS HUESOS LARGOS.................................................................................4LAS FUERZAS A LAS QUE PUEDEN ESTAR SOMETIDOS LOS HUESOS SON DE 4 TIPOS: TENSIÓN, COMPRESIÓN, TORSIÓN Y CIZALLAMIENTO. EL HUESO, SE VA FORMANDO PARA RESISTIR A LOS DIFERENTES TIPOS DE FUERZA, SEGÚN LA CONDICIÓN DEL HUESO (POR EJEMPLO EL FÉMUR TIENE QUE RESISTIR MÁS PESO QUE EL HÚMERO). EN LA FIGURA 3 SE MUESTRA LA DIRECCIÓN DE LAS TRABÉCULAS SEGÚN LAS FUERZAS DEL PESO QUE DEBE SOPORTAR.........................................................4EN LA FIGURA 4, APARECE CÓMO DEBE DE SER LA DIRECCIÓN DE LOS 4 TIPOS DIFERENTES DE ESFUERZOS QUE TIENEN QUE EJERCERSE SOBRE EL HUESO, PARA QUE ÉSTE SE FRACTURE...................4PRINCIPIO GENERAL: PRINCIPIO MÍNIMO-MÁXIMO......................................................................................4PRINCIPIO DE LOS HUESOS LARGOS............................................................................................................5PRINCIPIO DE ADAPTACIÓN TRANSVERSAL...................................................................................................5......................................................................................................................................................................5PRINCIPIO DEL HUESO ESPONJOSO...............................................................................................................5PRINCIPIO DE BANDA DE TENSIÓN...............................................................................................................6PRINCIPIO DE CURVATURA DEL EJE..............................................................................................................6CAMBIOS DE LA MASA ÓSEA CON LA EDAD.................................................................................................7EL CRECIMIENTO DE LA MASA ÓSEA SE INCREMENTA EN LOS PRIMEROS AÑOS DE VIDA Y ALCANZA EL CENIT EN EL ADULTO JOVEN. DESPUÉS DE ESTA ETAPA, LA MASA ÓSEA EMPIEZA A PERDERSE EN HOMBRES Y MUJERES. EN ÉSTAS ÚLTIMAS, LA PÉRDIDA SE ACELERA EN LA MENOPAUSIA POR UN LAPSO APROXIMADO DE 10 AÑOS. EL UMBRAL DE LA FRACTURA OCURRE CUANDO LA PÉRDIDA DEL HUESO LLEGA A UN NIVEL QUE PUEDE FRACTURARSE DESPUÉS DE UN TRAUMA TRIVIAL. EN LA GRÁFICA 1, SE MUESTRA CÓMO ES ESTE CAMBIO................................................................................................................7FRACTURAS DE LA DIÁFISIS FEMORAL..........................................................................................................7

Tipos de fracturas...............................................................................................................................7Fracturas abiertas y cerradas......................................................................................................................7Según su complejidad....................................................................................................................................8Según el tipo de trazo....................................................................................................................................8Según el nivel...................................................................................................................................................9



Según el número de trazos..........................................................................................................................9Según su etiología...........................................................................................................................................9

IMPLANTES USADOS EN PACIENTES CON FRACTURAS DE FÉMUR.............................................................10PLACAS.................................................................................................................................................11

Tipos de diseño de placas...........................................................................................................................12Placas de compresión dinámica (DCP)..............................................................................................12Placas de bajo contacto..........................................................................................................................12Placas con tornillos bloqueados...........................................................................................................12Placas bloqueadas poliaxiales..............................................................................................................12Placas de reconstrucción........................................................................................................................13

CLAVOS................................................................................................................................................13Historia de los clavos centromedulares.................................................................................................13Tipos de clavos centromedulares............................................................................................................14Características biomecánicas (Biofuncionalidad)...............................................................................16Descripción y técnicas de enclavamiento.............................................................................................17Clavo colchero................................................................................................................................................19

Bioinercia..................................................................................................................................................20Acero inoxidable...............................................................................................................................20Corrosión..............................................................................................................................................20

Biocompatibilidad.................................................................................................................................21Resultados de la utilización del clavo colchero..................................................................21

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA........................................................................................................... 22

JUSTIFICACIÓN........................................................................................................................................ 25

HIPÓTESIS............................................................................................................................................... 26

OBJETIVOS.............................................................................................................................................. 26

METODOLOGÍA....................................................................................................................................... 26

1. ENTREVISTA.....................................................................................................................................262. BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN DEL MARCO TEÓRICO...............................................................263. INVESTIGACIÓN DE LOS MATERIALES QUE LE HAN SIDO IMPLANTADOS.............................274. BÚSQUEDA DE OTRAS ALTERNATIVAS........................................................................................27

Sulfato cálcico..................................................................................................................................27Derivados del fosfato cálcico......................................................................................................27Hidroxiapatita coralina..................................................................................................................27Fosfato tricálcico (TCP)...................................................................................................................27Cementos de fosfato cálcico........................................................................................................28BMP (Bone Morphogenetic Proteins).........................................................................................28Matriz ósea desmineralizada (MOD)..........................................................................................28Concentrado de plaquetas............................................................................................................29Aspirados medulares......................................................................................................................29

PLACAS DE OSTEOSÍNTESIS PARA FRACTURAS DE FÉMUR........................................................................30INJERTOS ÓSEOS.........................................................................................................................................305. SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS VIABLES.....................................................................................30

CONCLUSIONES....................................................................................................................................... 32



CRONOGRAMA........................................................................................................................................ 33

ANÁLISIS FINANCIERO............................................................................................................................. 33

BIBLIOGRAFÍA Y PÁGINAS DE INTERNET CONSULTADAS...........................................................................33

INDICE..................................................................................................................................................... 36


Documents

Proyecto Final Biomateriales