Análisis de elementos finitos

La fractura de Pauwels tipo III del cuello femoral se asocia con tasas sustancialmente altas de fracaso de la fijación y falta de consolidación debido a la alta fuerza de corte y la inestabilidad en varo. 1-4 La técnica de tornillos múltiples de esponjosa (MCS) y el tornillo dinámico de cadera (DHS) todavía son métodos de fijación ampliamente utilizados para las fracturas del cuello femoral. 4,5 Aunque las ventajas del MCS incluyen la provisión de estabilidad torsional y un menor riesgo de lesión del suministro de sangre a las cabezas femorales, la incapacidad del MCS para frenar el desplazamiento vertical resulta en altas tasas de fracaso cuando se utiliza para la fijación de Pauwels. Fracturas tipo III. 6-9 Por lo tanto, se ha recomendado un dispositivo de ángulo fijo, como el DHS, para la fractura del cuello femoral tipo III de Pauwels. 4,10

El sistema de cuello femoral (FNS; DePuy Synthes, Suiza) está diseñado para incorporar las ventajas de la estabilidad angular fija del DHS y la mínima invasividad del MCS. Si bien el procedimiento es simple, proporciona estabilidad angular fija con un mecanismo de fijación divergente que permite la compresión controlada de los fragmentos deslizando el dispositivo de fijación dentro del cilindro de la placa. 11 La mayoría de los cirujanos ortopédicos parecen planificar y evaluar la posición del FNS de la misma manera que el DHS, debido a la similitud morfológica entre los dos sistemas.

La colocación inferior del tornillo de tracción en el plano coronal, o el uso concomitante de tornillos antirotación, se considera aceptable para DHS en fracturas del cuello femoral con coxa vara. 12,13 Aunque las pautas del fabricante recomiendan insertar el perno del FNS a lo largo del eje central del corredor cortical del cuello, la colocación inferior del FNS en el corredor cortical del cuello aparentemente es segura para contener el implante dentro del límite cortical debido al implante divergente. geometría. 14 Un estudio anterior que investigó el fracaso de la fijación encontró que la distancia entre la punta del implante y el hueso subcondral, a menudo llamada distancia punta-ápice, es un determinante importante del pronóstico. 15 Los cirujanos pueden controlar la profundidad del tornillo DHS en unidades milimétricas utilizando el número de rotaciones. Por otra parte, los efectos de las variaciones en la posición del FNS son en gran medida desconocidos. La profundidad del perno FNS se puede controlar en unidades de 5 mm. 16 Es difícil controlar minuciosamente la profundidad de inserción, lo que impide que el FNS se inserte cerca del hueso subcondral. Esta dificultad a menudo resulta en un espacio entre la placa lateral y la diáfisis femoral. Hasta donde sabemos, los efectos de las variaciones quirúrgicas en la FNS aún no se han explorado. Postulamos que factores quirúrgicos, como la trayectoria del perno en el corredor cortical del cuello femoral, la distancia entre el hueso subcondral y la punta del implante y el espacio entre la placa y la corteza lateral de la diáfisis, podrían ejercer efectos biomecánicos sobre la Superficie de fractura en fractura de cuello femoral tipo III de Pauwels fijada con FNS.

Por lo tanto, el propósito de este estudio fue analizar la manera en que la posición inferior, la inserción más corta del FNS y el espacio entre la placa y la diáfisis afectaron el sitio de la fractura en la fractura del cuello femoral tipo III de Pauwels utilizando un modelo de elementos finitos.

En este estudio, nuestro objetivo fue explorar las variaciones quirúrgicas en el sistema de cuello femoral (FNS) utilizado para la fijación estable de las fracturas del cuello femoral tipo III de Pauwels.
El análisis de elementos finitos con FNS en fracturas de cuello femoral tipo III de Pauwels reveló que la colocación de la punta del perno cerca del hueso subcondral proporciona una mayor estabilidad. El posicionamiento inferior del perno FNS aumentó la distancia de deslizamiento interfragmentario, la tensión de compresión y de corte. La estabilidad comparable del modelo de fijación con el modelo estándar sugiere que un espacio de 5 mm colocado entre la placa y la diáfisis podría ajustar de manera viable la profundidad del perno.
Los siguientes factores podrían ejercer efectos biomecánicos sobre la superficie de la fractura en la fractura del cuello femoral tipo III de Pauwels fijada con el sistema de cuello femoral: trayectoria del perno en el corredor cortical del cuello femoral, distancia entre el hueso subcondral y la punta del implante, y el espacio entre la placa y la corteza lateral de la diáfisis.
La posición central del perno en el corredor cortical del cuello y el control preciso de la punta del perno cerca del hueso subcondral de la cabeza femoral son un objetivo quirúrgico importante en la fijación de la fractura del cuello del fémur Pauwels III.
La colocación de un espacio entre la diáfisis femoral y la placa puede ser una buena opción para controlar la longitud del perno.
El presente análisis de elementos finitos proporciona condiciones mecánicas idénticas para probar los factores de interés teniendo en cuenta la propiedad mecánica no homogénea del hueso.
El estudio no se realizó en condiciones in vitro (cadavéricas) o in vivo (clínicas); Esto debería ser una prioridad para futuros estudios.

Métodos
Se establecieron modelos de elementos finitos con variaciones quirúrgicas en la distancia entre la punta del implante y el hueso subcondral, el espacio entre la placa y la corteza femoral lateral y la posición inferior del implante. Los modelos fueron sometidos a carga fisiológica.

Resultados
Bajo una carga de postura con una sola pierna, las fracturas del cuello femoral tipo III de Pauwels fijadas con pernos 10 mm más cortos revelaron un aumento del 7% en el espacio interfragmentario. La tensión interfragmentaria de deslizamiento, compresión y cizallamiento se mantuvo similar a los modelos con puntas de perno colocadas cerca del hueso subcondral. El posicionamiento inferior de FNS proporcionó una distancia interfragmentaria similar, pero con un aumento del 6% en la distancia de deslizamiento interfragmentario en comparación con el posicionamiento central de los pernos. El posicionamiento inferior resultó en un aumento de un tercio en la tensión de compresión y corte interfragmentaria. Un espacio de 5 mm colocado entre la diáfisis y la placa proporcionó una estabilidad comparable a la fijación estándar, con una disminución del 7 % del espacio interfragmentario y la distancia de deslizamiento, pero con tensiones de compresión y cizallamiento similares.

Mechanical effects of surgical variations in the femoral neck system on Pauwels type III femoral neck fracture : a finite element analysis – PubMed (nih.gov)

Mechanical effects of surgical variations in the femoral neck system on Pauwels type III femoral neck fracture – PMC (nih.gov)

Mechanical effects of surgical variations in the femoral neck system on Pauwels type III femoral neck fracture | Bone & Joint (boneandjoint.org.uk)

Jung CH, Cha Y, Yoon HS, Park CH, Yoo JI, Kim JT, Jeon Y. Mechanical effects of surgical variations in the femoral neck system on Pauwels type III femoral neck fracture : a finite element analysis. Bone Joint Res. 2022 Feb;11(2):102-111. doi: 10.1302/2046-3758.112.BJR-2021-0282.R1. PMID: 35168366; PMCID: PMC8882323.

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