Clavo de Soporte Medial y Clavo Femoral Proximal Antirotación en el Tratamiento de Fracturas Intertrocantéreas de Oblicuidad Inversa (AO/OTA 31-A3.1): Un Análisis de Elementos Finitos
Introducción
Las fracturas proximales del fémur, particularmente las fracturas intertrocantéreas, han aumentado en prevalencia debido al envejecimiento de la población. Se estima que para el año 2050 ocurrirán 6.3 millones de fracturas de cadera anualmente. Entre estas, las fracturas intertrocantéreas de oblicuidad inversa (AO/OTA 31-A3.1) representan un desafío único debido a sus características mecánicas distintivas. A diferencia de las fracturas intertrocantéreas típicas, las fracturas de oblicuidad inversa implican daño tanto en la pared medial como lateral del fémur, lo que resulta en una pobre estabilidad. Esta inestabilidad a menudo conduce a complicaciones como la pérdida de la reducción de la fractura, falla del implante y la necesidad de estabilización secundaria.
El enclavado intramedular se ha convertido en el estándar de oro para el tratamiento de las fracturas intertrocantéreas, especialmente en hueso osteoporótico. Sin embargo, los clavos intramedulares convencionales como el clavo femoral proximal antirotación (PFNA-II) son menos efectivos para las fracturas de oblicuidad inversa debido a su incapacidad para reconstruir la estructura de soporte medial del fémur. Estudios han demostrado que el 40% de los pacientes experimentan pérdida postoperatoria de la reducción de la fractura, y algunos requieren estabilización adicional para lograr la unión. La pared medial del fémur juega un papel crítico en el mantenimiento de la estabilidad, y su ausencia a menudo conduce a complicaciones como la migración medial del fémur, coxa vara y cut-out.
Para abordar estos desafíos, se desarrolló un nuevo clavo intramedular, el clavo de soporte medial (MSN-II). El MSN-II está diseñado basado en el concepto de una «estructura triangular estable», que implica la reconstrucción del contrafuerte medial, la pared lateral y la pared superior del fémur proximal. Análisis preliminares de elementos finitos y pruebas biomecánicas han demostrado que el MSN-II proporciona una mejor estabilidad en comparación con el PFNA-II. Este estudio tiene como objetivo comparar el rendimiento biomecánico del MSN-II y el PFNA-II en el tratamiento de fracturas intertrocantéreas de oblicuidad inversa utilizando análisis de elementos finitos.
Métodos
El estudio se realizó utilizando análisis de elementos finitos para comparar el rendimiento biomecánico del MSN-II y el PFNA-II en el tratamiento de fracturas AO/OTA 31-A3.1. Se creó un modelo tridimensional del fémur y los dos clavos intramedulares utilizando software de modelado. El modelo de fractura se basó en tomografías computarizadas (TC) de una voluntaria de 70 años, y el patrón de fractura AO/OTA 31-A3.1 se simuló creando un plano de osteotomía a 60° del plano sagital por encima del trocánter menor.
Los modelos de elementos finitos se construyeron utilizando el software HyperMesh, y el análisis se realizó utilizando el software Abaqus. Las propiedades materiales del fémur y los clavos intramedulares se definieron como homogéneas e isotrópicas, con el fémur modelado como hueso cortical y esponjoso y los clavos como aleación de titanio. Se asumieron interacciones de contacto por fricción entre el hueso y el implante, con valores de fricción de 0.46, 0.23 y 0.30 para las interacciones hueso-hueso, implante-implante y hueso-implante, respectivamente.
Los modelos se sometieron a diferentes cargas de fuerza que variaron desde 300 N hasta 2100 N para simular condiciones de soporte de peso parcial a completo. La dirección de la fuerza se estableció a 10° de aducción en el plano coronal y 9° de inclinación posterior en el plano sagital. El extremo distal del fémur se fijó como una restricción de tipo «tie». El análisis de elementos finitos comparó parámetros como la tensión máxima en el fémur y el implante, así como el desplazamiento del sitio de la fractura.
Resultados
Los resultados del análisis de elementos finitos demostraron que el MSN-II proporcionó una mejor estabilidad biomecánica en comparación con el PFNA-II en el tratamiento de fracturas intertrocantéreas de oblicuidad inversa.
Distribución de Tensión
La tensión máxima en el fémur y la hoja helicoidal aumentó con la carga aplicada en ambos modelos. Sin embargo, la tensión en el modelo PFNA-II fue consistentemente mayor que en el modelo MSN-II. Con una carga de soporte de peso corporal de 600 N, la tensión máxima en el fémur fue de 581 MPa para el PFNA-II y 443 MPa para el MSN-II. De manera similar, la tensión máxima en la hoja helicoidal fue de 291 MPa para el PFNA-II y 241 MPa para el MSN-II. Con la carga máxima de peso de 2100 N, la tensión máxima en el fémur alcanzó 1988 MPa para el PFNA-II y 1508 MPa para el MSN-II. La tensión en la hoja helicoidal fue de 1305 MPa para el PFNA-II y 827 MPa para el MSN-II.
La concentración de tensión en el modelo PFNA-II se ubicó principalmente medial al clavo y en la unión entre la hoja helicoidal y el clavo. En contraste, el modelo MSN-II exhibió una distribución más uniforme de la tensión, con el tornillo de soporte reduciendo la concentración de tensión en la hoja helicoidal.
Desplazamiento del Sitio de la Fractura
El desplazamiento del sitio de la fractura aumentó con la carga aplicada en ambos modelos. Sin embargo, el desplazamiento en el modelo PFNA-II fue consistentemente mayor que en el modelo MSN-II. Con una carga de soporte de peso corporal de 600 N, el desplazamiento máximo del sitio de la fractura fue de 0.48 mm para el PFNA-II y 0.36 mm para el MSN-II. Con la carga máxima de peso de 2100 N, el desplazamiento aumentó a 1.47 mm para el PFNA-II y 1.16 mm para el MSN-II.
Discusión
Los hallazgos de este estudio sugieren que el MSN-II ofrece una estabilidad biomecánica superior en comparación con el PFNA-II en el tratamiento de fracturas intertrocantéreas de oblicuidad inversa. El diseño del MSN-II, que incluye un tornillo de soporte para reconstruir el soporte medial del fémur, reduce el riesgo de complicaciones como la migración medial del fémur, coxa vara y cut-out.
La estructura triangular estable del MSN-II reconstruye efectivamente el contrafuerte medial, la pared lateral y la pared superior del fémur proximal, proporcionando una estabilidad mejorada. El tornillo de soporte no solo evita que el fragmento cabeza-cuello se deslice a lo largo de la línea de fractura, sino que también reduce la concentración de tensión en la hoja helicoidal, disminuyendo así el riesgo de falla del implante.
En contraste, el PFNA-II carece de la capacidad para reconstruir el soporte medial del fémur, lo que lleva a mayores concentraciones de tensión en el fémur y el implante. Este aumento de la tensión contribuye a un mayor riesgo de complicaciones, incluido el desplazamiento de la fractura y la falla del implante.
El estudio también resalta la importancia de un manejo cuidadoso del soporte de peso postoperatorio en pacientes con fracturas intertrocantéreas de oblicuidad inversa. Los resultados indican que la deambulación temprana con soporte de peso completo aumenta la tensión en el fémur y el implante, lo que conduce al desplazamiento de la fractura y la falla del implante. Por lo tanto, se recomienda un soporte de peso mínimo en el período postoperatorio temprano para prevenir complicaciones.
Conclusión
En conclusión, el MSN-II ofrece ventajas biomecánicas significativas sobre el PFNA-II en el tratamiento de fracturas intertrocantéreas de oblicuidad inversa. Su estructura triangular estable proporciona una estabilidad mejorada, reduciendo el riesgo de complicaciones como la migración medial del fémur, coxa vara y cut-out. El MSN-II es una opción prometedora para el tratamiento de fracturas intertrocantéreas de oblicuidad inversa y justifica una mayor investigación clínica.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001031