ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN ANÁLISIS BIOMECÁNICO DEL DISCO INTERVERTEBRAL PARA ESTABLECER SU CONTRIBUCIÓN EN LA INESTABILIDAD DE LAS FRACTURAS T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE DOCTOR EN CIENCIAS P R E S E N T A : M. en C. RICARDO GUSTAVO RODRÍGUEZ CAÑIZO DIRIGIDA POR: Dr. LUIS HÉCTOR HERNÁNDEZ GÓMEZ MÉXICO, D.F. 2007

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4 DEDICATORIAS

5 AGRADECIMIENTOS Se a gradece a: Instituto Politécnico Nacional. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT). Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la ESIME Zacatenco. Hospital General la Villa. Hospital 1 de Octubre. Centro Nacional de Rehabilitación. Dr. Luís Héctor Hernández Gómez, Dr. Guillermo Urriolagoitia Calderón, Dr. Orlando Susarrey Huerta, Dr. Alexander Balankin, Dr. Alejandro Rodríguez Castellanos, Dr. Samuel Alcántara Montes, y al M. en C. Gabriel Villa y Rabasa. A todos ellos por el apoyo brindado en la realización de este trabajo Doctoral. Gracias.

6 CONTENIDO ÍNDICE DE FIGURAS...i ÍNDICE DE TABLAS...v RESUMEN...vi ABSTRACT...vi OBJETIVO...vii HIPOSTESIS. vii JUSTIFICACIÓN...vii INTRODUCCIÓN...ix CAPÍTULO I. Antecedentes. 1.1.Sistemas de fijación interna para columna Generalidades Tipos de fijadores internos Sistemas de fijación mediante tornillos pediculares Implantes anteriores Implantes posteriores con barras Implantes posteriores pediculares Implantes posteriores con placas Sistema de fijación híbrido Discos intervertebrales artificiales Prótesis PRODISC Prótesis SB CHARITE III Estudios Numérico-Experimentales de sistemas de fijación interna Estudios Mecánicos y Biomecánicos Estudios en tornillos pediculares Resistencia a la fatiga Resistencia a la extracción axial Estudios Numérico-Experimentales de Discos Artificiales Estudios Biomecánicos de prótesis de disco Estudios Numéricos de prótesis de disco Biomateriales y Nuevos Materiales Planteamiento del Problema Referencias.35 CAPÍTULO II. Marco Teórico. 2.1 Columna dorsolumbar Clasificación de las fracturas de la columna Fracturas por compresión con acuñamiento Lesiones por distracción Fracturas estallido Fracturas luxación Disco intervertebral Enfermedades de los discos Fisura, profusión y hernia discal Artrosis vertebral Sumario Referencias....59

7 CAPÍTULO III. Análisis Experimental de la contribución del disco intervertebral en la inestabilidad de la columna Antecedentes Planteamiento del trabajo experimental Metodología Experimental Preparación de los especímenes de prueba Selección del recubrimiento fotoelástico Elaboración de la laca fotoelástica Conformado del espécimen de prueba Preparativos de la máquina de ensayos Realización del ensayo biomecánico Sumario Referencias...90 CAPÍTULO IV. Análisis Numérico de la contribución del disco intervertebral en la inestabilidad de la columna Generalidades del Programa ANSYS Construcción del Modelo en ANSYS Resultados generales del análisis numérico Casos de especímenes sin fractura en L3 y con lesión del disco intervertebral Casos de especímenes con fractura en L3 y con lesión del disco intervertebral Sumario Referencias CAPÍTULO V. Análisis de resultados Comparación de los resultados experimentales y numéricos Análisis de los resultados numéricos sin fractura de L Caso del espécimen intacto Caso de daño anterior en el disco intervertebral Caso de daño posterior en el disco intervertebral Caso de daño lateral derecho en el disco intervertebral Caso de daño lateral izquierdo en el disco intervertebral Análisis de los resultados numéricos con fractura de L Caso del espécimen intacto Caso de espécimen con daño anterior en el disco intervertebral Caso de espécimen con daño posterior en el disco intervertebral Caso de espécimen con daño lateral derecho en el disco intervertebral Caso de espécimen con daño lateral izquierdo en el disco intervertebral Análisis Global Referencias CONCLUSIONES TRABAJOS FUTUROS PRODUCTOS OBTENIDOS.144 ANEXOS..145

8 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1.1 Tornillos pediculares de compresión...4 FIGURA 1.2 Radiografía en donde se muestra el uso de tornillos pediculares...5 FIGURA 1.3 Dispositivo de Fijación tipo Kaneda..7 FIGURA 1.4 Sistema de fijación anterior con placa Z.. 7 FIGURA 1.5 Fractura luxación que muestra la estabilización por medio de barras de Harrington..8 FIGURA 1.6 Sistema de fijación de Jacobs...10 FIGURA 1.7 Sistema de fijación Duffo.10 FIGURA 1.8 Sistema de fijación AO, Fractura estallido estabilizada por medio de barras AO..11 FIGURA 1.9 Instrumentación de Steffee..12 FIGURA 1.10 Instrumentación de Cotrel-Dubousset aplicada a una fractura estallido 13 FIGURA 1.11 Sistema de Placas y tornillos pediculares..14 FIGURA 1.12 Sistema de fijación GD para columna vertebral...15 FIGURA 1.13 Técnica de abrasión discal.17 FIGURA 1.14 Disco intervertebral artificial...18 FIGURA 1.15 Disco intervertebral artificial PRODISC 19 FIGURA 1.16 Disco intervertebral artificial PRODISC: a) Vista lateral de un implante de disco intervertebral en un paciente con un movimiento de flexión, b) Vista lateral de dos discos vertebrales implantados en un paciente.20 FIGURA 1.17 Disco intervertebral artificial SB Charite III...21 FIGURA 1.18 Representación de un caso de lesión en el disco intervertebral aunada a una fractura en el cuerpo vertebral L3 debido a una caída FIGURA 2.1 Unidades funcionales de la columna vertebral 38 FIGURA 2.2 A. Constitución general de la columna vertebral humana, B. Región dorsolumbar 39 FIGURA 2.3. A. Constitución del disco intervertebral, B. Ligamentos de la columna vertebral...40 FIGURA 2.4 Vértebra lumbar característica...41 FIGURA 2.5 A. Concepto de las dos columnas, B. Concepto de las tres columnas..43 FIGURA 2.6 Fracturas por compresión con acuñamiento anterior y lateral...45 FIGURA 2.7 Lesiones por distracción...46 FIGURA 2.8 Clasificación de las fracturas estallido basada en la localización de la lesión en el cuerpo vertebral. A. del platillo superior, B. de ambos platillos, C. del platillo inferior, y D. mitad lateral del cuerpo vertebral.47 FIGURA 2.9 Fracturas Luxaciones: A.Flexión rotación, B. Fractura en rodaja, C. Estallido rotación (flexión-compresión axial-rotación), D. Cizallamiento posteroanteriro y D. Distracción. 48 FIGURA 2.10 Disco intervertebral A. Vista lateral de una unidad funcional que muestra el entrecruzamiento de fibras anulares en el disco, B. Esquema del núcleo, que muestra la fuerza que separa las vértebras, y C. Vista sagital de las facetas en la posición de deslizamiento posterior de la unidad funcional 49 FIGURA 2.11 Fibras colágenas del núcleo. A. Gel mucopolisacárido con fibras anulares alineadas irregularmente, B. Aumento en número y tamaño al envejecer el núcleo FIGURA 2.12 Anillo fibroso.50 FIGURA 2.13 Angulación de las fibras anulares A. sin presión externa, B. proceso de imbibición en donde el ángulo se vuelve menos agudo, C. bajo compresión externa en donde el ángulo se vuelve más agudo, D. flexión y extensión de la unidad funcional, las fibras se angulan de acuerdo con su posición anterior y posterior, E angulación y longitud de las i

9 fibras durante las fuerzas de deslizamiento o torque, y F. esquema de las fijaciones de las fibras anguladas con las placas terminales de vértebras adyacentes..51 FIGURA 2.14 Cambio en la forma del disco y angualción de las fibras por compresión.52 FIGURA 2.15 Función del núcleo pulposo...53 FIGURA 2.16 Enfermedades degenerativas del disco A.Ffisura, B. Profusión y C. Hernia FIGURA 2.17 Artrosis vertebral A. Unidad funcional sana B. Unidad funcional con artrosis, en donde se muestra la generación del osteofito 58 FIGURA 3.1 Unidad funcional y Unidad de carga..62 FIGURA 3.2 Especimenes porcinos intactos..64 FIGURA 3.3 Disco intervertebral con daño anterior y posterior respectivamente...64 FIGURA 3.4 Espécimen de prueba...67 FIGURA 3.5 Tipos de recubrimientos fotoelásticos existentes en el mercado..68 FIGURA 3.6 Gráfica para determinar el coeficiente óptico de deformación y espesor requerido..70 FIGURA 3.7 Variación del coeficiente óptico de deformación en función de la temperatura..72 FIGURA 3.8 KIT de conformado de laca fotoelástica.73 FIGURA 3.9 Desmoldado de la laca fotoelástica 75 FIGURA 3.10 Espécimen de prueba conformado con laca fotoelástica. 76 FIGURA 3.11 Espécimen de prueba terminado.. 77 FIGURA 3.12 Máquina de ensayos MTS. (Cortesía de la SEPI - ESIME). 78 FIGURA 3.13 Fotografía del dispositivo de sujeción utilizado en el experimento. 78 FIGURA 3.14 Vista frontal de la Copa de sujeción FIGURA 3.15 Vista superior de la Copa de sujeción FIGURA 3.16 Especificaciones de las guías, espárragos y pernos.81 FIGURA 3.17 Fotografía de uno de los especimenes empotrados.82 FIGURA 3.18 Polariscopio de Reflexión..82 FIGURA 3.19 Dispositivo de sujeción montado sobre la máquina de ensayos.83 FIGURA 3.20 Campos de esfuerzos observados a diferentes niveles de carga y con daño del disco vertebral...84 FIGURA 3.21 Zonas de interés donde se calcularon los esfuerzos generados en el espécimen sano...84 FIGURA 3.22 Graficas de dispersión de los esfuerzos obtenidos en el análisis experimental A. espécimen intacto B. espécimen con daño anterior C. espécimen con daño posterior D. espécimen con daño derecho E. espécimen con daño izquierdo..87 FIGURA 3.23 Grafica comparativa de esfuerzos promedio para todos los casos obtenidos en los ensayos experimentales...88 FIGURA 4.1. Fotografías de una unidad de carga vista de diferentes ángulos..93 FIGURA 4.2. Imágenes tomadas del AutoCAD 2002 en donde se muestra el parametrizado de las imágenes fotografiadas 94 FIGURA 4.3. Modelo de hilos creado en Mechanical Desktop FIGURA 4.4. Diferentes vistas del modelo creado en ANSYS v.9.0. que representa al espécimen intacto 95 FIGURA 4.5. Modelo creado en ANSYS 9.0 correspondiente al daño anterior del disco intervertebral.96 FIGURA 4.6. Modelo creado en ANSYS 9.0 correspondiente al daño posterior del disco intervertebral..96 FIGURA 4.7. Modelo creado en ANSYS 9.0 correspondiente al daño izquierdo del disco intervertebral..97 FIGURA 4.8. Modelo creado en ANSYS 9.0 correspondiente al daño derecho del disco intervertebral 97 FIGURA 4.9. Modelo creado en ANSYS FIGURA Malla de elementos Finitos de una vértebra. a) Vértebra seccionada vista sagital; b) Vista superior, corte a 5 mm; c) Vista superior, corte a 22 mm y d) Bandas anulares y orientación de las fibras (Shirazi)..100 FIGURA Modelo de elementos finitos de una sección lumbar L2-L3. (Wang) Figura Modelo de elementos finitos de una sección lumbar L2-L3. (Wang) FIGURA Modelo numérico que simula una fractura tipo cuña a nivel de L FIGURA Malla del modelo numérico que simula una fractura tipo cuña a nivel de L FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen sano ii

10 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con daño anterior en el DI.105 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con daño posterior en el DI 105 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con daño lateral derecho en el DI..106 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con daño lateral izquierdo en el DI..106 FIGURA 4.20 Gráfica comparativa de esfuerzos obtenidos en ANSYS FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con fractura en L3 y sin daño en el disco intervertebral.108 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con fractura en L3 y con daño anterior del disco intervertebral.109 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con fractura en L3 y con daño posterior del disco intervertebral.109 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con fractura en L3 y con daño derecho del disco intervertebral 110 FIGURA Esfuerzos de von Mises para el caso de un espécimen con fractura en L3 y con daño izquierdo del disco intervertebral.110 FIGURA Gráfica comparativa de esfuerzos obtenidos en ANSYS para los casos con fractura de L3111 FIGURA Comparación del patrón de esfuerzos observado en un espécimen sano para ambos análisis efectuados (Experimental y Numérico) FIGURA 5.1 Gráfica comparativa de esfuerzos obtenidos en los ensayos experimentales. Los valores corresponden a la zona media del cuerpo vertebral L FIGURA 5.2 Gráfica comparativa de esfuerzos obtenidos en ANSYS v.9.0. Los valores corresponden a la zona media del cuerpo vertebral L FIGURA 5.3 Gráfica comparativa de esfuerzos obtenidos en el disco intervertebral por medio de ANSYS..119 FIGURA 5.4 Movimiento del disco intervertebral a) espécimen intacto b) espécimen con daño físico..119 FIGURA.5.5. Vista anterior del espécimen intacto con una carga de compresión de 150 kg FIGURA.5.6. Vista posterior del espécimen intacto con una carga de compresión de 150 kg..121 FIGURA.5.7. Vista anterior del espécimen intacto con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en las placas terminales FIGURA.5.8. Vista anterior del espécimen intacto con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en el disco intervertebral FIGURA.5.9. Vista anterior del espécimen con daño anterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg FIGURA Vista posterior del espécimen con daño anterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg FIGURA Vista anterior del espécimen con daño anterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en las placas terminales.124 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño anterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en el disco intervertebral 124 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño posterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg 125 FIGURA Vista posterior del espécimen con daño posterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg 125 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño posterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en las placas terminales.126 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño posterior en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en el disco intervertebral 126 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño derecho en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg 127 FIGURA Vista posterior del espécimen con daño derecho en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg 127 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño derecho en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en las placas terminales iii

11 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño derecho en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en el disco intervertebral 128 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño izquierdo en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg 129 FIGURA Vista posterior del espécimen con daño izquierdo en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg 129 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño izquierdo en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en las placas terminales 130 FIGURA Vista anterior del espécimen con daño izquierdo en el disco intervertebral y con carga de compresión de 150 kg., en donde se observa el patrón de esfuerzos generado en el disco intervertebral 130 FIGURA 5.25 Comparación de valores de esfuerzos de los análisis hechos con fractura del cuerpo vertebral y sin ella. El grupo observado en la parte de arriba de la gráfica corresponde a los casos con fractura del cuerpo vertebral L3, mientras que el grupo de abajo corresponde a los casos sin fractura. En ambos análisis existe lesión del disco intervertebral salvo para los casos sanos 132 FIGURA Espécimen con fractura del cuerpo vertebral y con disco intervertebral sano FIGURA Espécimen con fractura del cuerpo vertebral y con daño anterior en el disco intervertebral..133 FIGURA Espécimen con fractura del cuerpo vertebral y con daño posterior en el disco intervertebral 134 FIGURA Espécimen con fractura del cuerpo vertebral y con daño derecho en el disco intervertebral.134 FIGURA Espécimen con fractura del cuerpo vertebral y con daño izquierdo en el disco intervertebral 135 FIGURA Diagrama carga-desplazamiento comparativa para especímenes sometidos bajo carga axial de compresión iv

12 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 3.1. Nivel esperado de deformación 69 TABLA 3.2 Resultados de los esfuerzos obtenidos en L3 por medio de la fotoelasticidad reflectiva para el caso de un espécimen intacto..85 TABLA 3.3 Resultados de los esfuerzos obtenidos en L3 por medio de la fotoelasticidad reflectiva para el caso de un espécimen con daño anterior...85 TABLA 3.4 Resultados de los esfuerzos obtenidos en L3 por medio de la fotoelasticidad reflectiva para el caso de un espécimen con daño posterior.85 TABLA 3.5 Resultados de los esfuerzos obtenidos en L3 por medio de la fotoelasticidad reflectiva para el caso de un espécimen con daño lateral derecho..86 TABLA 3.6 Resultados de los esfuerzos obtenidos en L3 por medio de la fotoelasticidad reflectiva para el caso de un espécimen con daño lateral izquierdo...86 TABLA 3.7 Resultados promedio de los esfuerzos observados en el cuerpo vertebral L3 de los especimenes de prueba.. 86 TABLA 4.1 Tipos de análisis realizados en ANSYS 92 TABLA 4.2. Propiedades Mecánicas de los materiales que conforman la unidad de carga TABLA 4.3. Resultados generales obtenidos en el programa ANSYS para todos los casos con lesión del DI 107 TABLA 4.4. Resultados generales obtenidos en el programa ANSYS para los casos de fractura en el cuerpo vertebral y lesión del disco intervertebral 111 TABLA 5.1 Resultados generales del Esfuerzo de von Mises en la zona del cuerpo vertebral L3 para todos los casos de estudio..116 TABLA 5.2 Resultados generales del esfuerzo de von Mises en el D.I. para todos los casos de estudio.117 TABLA 5.3 Resultados numéricos de los Esfuerzos de von Mises para todos los casos de estudio con fractura de L3 aunada a la lesión del disco intervertebral.131 v

13 RESUMEN. Este artículo presenta un estudio realizado conjuntamente entre el Instituto Politécnico Nacional en su Sección de Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI-ESIME Zacatenco) y el Hospital General de la Villa (Área de Columna). El objetivo del estudio, es establecer cual es la función mecánica que tiene un disco intervertebral con daño físico, y como influye en la estabilidad de la columna vertebral. El estudio se centra en la región lumbar de la columna, específicamente en las vértebras L2-L3-L4, los especímenes de prueba utilizados para el análisis experimental son de origen animal (porcinos). Los casos estudiados corresponden a un espécimen sano, que se toma como referencia, y a cuatro especímenes que simulan un daño físico en el disco intervertebral (DIV), el daño esta representado en cuatro cuadrantes definidos que son: anterior, posterior, lateral derecho y lateral izquierdo. Todos los especímenes fueron ensayados a carga axial de compresión que simula las condiciones reales a las que se encuentra sometido el DIV. De esta manera, se pudo establecer cual es la función mecánica del DIV en la distribución y transmisión de carga, cuando éste se encuentra sano, o cuando presenta algún tipo de daño físico en su estructura, y de que forma repercute en la estabilidad de la columna vertebral. El estudio experimental se llevó acabo mediante el uso de la técnica fotoelástica reflectiva, mientras que para el estudio numérico se empleo el método de elementos finitos a través del uso del programa ANSYS v9.0. Los resultados obtenidos indican que una lesión en el cuadrante anterior del DIV puede propiciar molestias serias en el paciente, y por lo tanto, se recomienda su total extirpación, sugiriendo como alternativas, el uso de injertos o prótesis de disco, con algunas reservas en su uso. ABSTRACT. In this paper, the structural integrity of an intervertebral disc is analyzed. For this purpose, L2-disc-L3-disc- L4 lumbar sections of a spine of a pork were tested. Fresh specimens were taken from 80 kg young porks. These spine sections were tested under compression. Five series of tests were carried out. In the first one, the discs remained undamaged. In the other four, the disc between L2 and L3 was divided in four quadrants, one for the anterior section of the vertebra, the other one for the posterior part and the last two on the lateral sides. In each case, a damage was introduced. A dissection was made in each quadrant, in such a way that the fibbers and the pulpy nucleus were cut. The resultant stress field over the L3 vertebra was analyzed with reflective photoelasticity. The results show that there is an increase of the stress level in L3. However, the patterns are similar. The critical case is when the damage is located in the posterior sector of the disc. In the other three cases, it is considered that the peak stresses do not difficult bone consolidation. Regarding the intervertebral disc, the space leaved by the damage tends to close. As a result, there are some fibbers which are in tension. Besides, this causes a collapse of the top part of the spine. In some patients, in which the damage disc remains and a distractor is fixed, it is observed that some time after the surgical operation they have back pain. In accordance with these results, it is advisable to use a disc prosthesis or a bone graft, in order to avoid tension on the disc. Nonetheless the resultant stiffness has to be checked, and establish if there are other elements of the spine in which a failure may be caused. vi

14 HIPÓTESIS La hipótesis planteada en este trabajo, es suponer que la condición física de un disco intervertebral compromete la estabilidad de la columna vertebral. Se entiende por condición física, al estado de salud en el que se encuentra el disco, es decir, si esta completamente sano, o bien, si presenta algún tipo de lesión en su estructura. OBJETIVO El objetivo de este trabajo es establecer el efecto mecánico que tiene un disco intervertebral dañado dentro de la columna vertebral, en pacientes que han sufrido un trauma a nivel lumbar (L2-L3-L4) ocasionado principalmente por una caída. Para tal efecto, se pretende efectuar un análisis numérico - experimental en especimenes porcinos, y someterlos a un estado de carga axial de compresión. El análisis experimental será realizado por medio de la técnica fotoelástica reflectiva y los resultados serán corroborados a través de un análisis de elementos finitos. JUSTIFICACIÓN La razón de estudiar el disco intervertebral surge de la necesidad de un grupo de médicos pertenecientes al Hospital General la Villa, que observaron a una serie de pacientes que fueron intervenidos quirúrgicamente e instrumentados debido a una lesión en la columna vertebral, específicamente en la región lumbar L2-L3-L4, y no evolucionaron favorablemente, tal es así, que los pacientes en un lapso de unos meses regresaron con molestias de dolor en la espalda baja, e incluso algunos de ellos, con fractura a nivel de L5. Esto sin duda, trajo la inquietud en la comunidad médica por conocer las causas que provocan estos malestares en estas personas. Una primera evaluación, se centro en revisar los procedimientos quirúrgicos empleados en el paciente, así como la integridad de la instrumentación usada para estabilizar la columna, por lo cual se realizaron exámenes de exploración, así como estudios radiográficos y de Resonancia Magnética. Estos estudios, demostraron que la instrumentación efectuada en los pacientes fue la correcta, y no representaba ningún problema que comprometiera la estabilidad de la columna, por lo tanto, no se atribuyó como posible causa de los malestares en el paciente. Una vez descartada la posibilidad de que la instrumentación fuera deficiente, se centró la atención en el disco intervertebral, ya que es un elemento importante en la biomecánica de la columna vii

15 vertebral. Al realizar la evaluación correspondiente en el paciente, se encontró que el disco intervertebral se encontraba totalmente colapsado, lo cual sin duda, fue factor de preocupación para los médicos, iniciando así este tema de investigación. Para entender más este fenómeno, es conveniente explicar la forma de trabajar de los médicos, la cual consiste en evaluar al paciente traumatizado con el objetivo de determinar la instrumentación a emplear de acuerdo al tipo de lesión encontrada, en este actuar sólo se efectúa una revisión del disco intervertebral, ya que casi siempre resulta dañado debido al trauma en el paciente, y se toman dos acciones, la primera de ellas es limpiar la zona dañada del disco intervertebral para quitar cualquier residuo del núcleo pulposo, o bien, de las fibras que se hayan roto a causa del trauma, y una vez hecho esto, se decide por parte del médico dejar dentro del paciente el restante del disco intervertebral. La segunda opción, es extirpar completamente el disco intervertebral dañado, y colocar en su lugar un injerto de hueso, o bien, una prótesis de disco, que supla la función que desempeñaba el mismo. Sin duda, esta segunda opción representa más trabajo, tiempo, y sobre todo, inversión monetaria, tanto para el hospital, como para el paciente, por lo cual, casi siempre se opta por la primera alternativa, con fines de ahorrar recursos. Sin embargo, debido a los casos antes mencionados, el grupo de trabajo del Hospital General de la Villa tiene la inquietud de conocer que efecto tiene el dejar dentro del paciente un disco que esta completamente dañado, y poder determinar en que grado afecta a la calidad de vida de los pacientes. Y precisamente, a raíz de esa necesidad surge el tema de investigación de esta tesis doctoral, cuyo objetivo es brindar a la comunidad médica los elementos científicos y técnicos que ayuden a su labor cotidiana en beneficio de la población Mexicana. viii

16 INTRODUCCIÓN La discusión entre la elección del tratamiento de las fracturas vertebrales se remonta a la década de los años 40 cuando, los malos resultados de las laminectomías descompresivas realizadas por Jefferson en 1946, y posteriormente efectuadas por Nichol, proporcionaron a Sir Ludwing Guttman los argumentos necesarios para desaconsejar el tratamiento quirúrgico en las fracturas vertebrales. Esta actitud fué mantenida durante años como norma por la mayoría de las unidades encargadas del tratamiento de estos pacientes. En 1977 Soreff publica los malos resultados obtenidos con la aplicación de sistemas ortopédicos en enfermos afectados por fracturas vertebrales. A su vez, Bradford y Dickson presentan trabajos en los cuales fué realizada reducción y estabilización quirúrgica. Hardcastle, Davies y otros, realizan estudios comparativos entre los resultados obtenidos tras el uso de técnicas ortopédicas y quirúrgicas, no habiendo obtenido diferencias claras entre ambos tratamientos. En 1983 Denis describe su teoría de la estabilidad vertebral basada en la existencia de tres columnas óseas, siendo considerada causa de inestabilidad en la columna la alteración de dos de ellas. La aparición de la Tomografía Computarizada (T.C.) y la Resonancia Magnética (R.M.) se postulan como instrumentos auxiliares importantes en el diagnóstico preciso, tanto de la fractura, como de la etiología de la lesión neurológica, si es que esta última existiera. Las exploraciones radiológicas y la aplicación de la teoría de Denis sobre la estabilidad vertebral, contribuyeron de manera importante para establecer las indicaciones quirúrgicas en aquellas fracturas en las que el tratamiento ortopédico fracasaba. Las posibilidades de tratamiento quirúrgico de las fracturas vertebrales, se han incrementado conforme ha evolucionado la instrumentación vertebral. La osteosíntesis de la columna se ha convertido en una práctica habitual de los Servicios de Ortopedia, pero aún se mantienen controversias sobre cuales son las indicaciones y la técnica quirúrgica más adecuada. El objetivo del tratamiento quirúrgico de las lesiones vertebrales es restaurar la estabilidad de la columna y preservar la función neurológica para una recuperación satisfactoria del paciente, con la finalidad de mantener el máximo número de segmentos móviles. Sin embargo, una de las técnicas empleadas con mayor frecuencia en la actualidad para el tratamiento de las fracturas, es la fusión vertebral, que consiste en inmovilizar dos o más segmentos de la columna vertebral, según sea la complejidad de la fractura. Sin embargo, hasta el momento no se han establecido cuales son las repercusiones que implica el uso de esta técnica. ix

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