Biomecánica de las osteosíntesis

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1 Biomecánica de las Osteosíntesis Solución de continuidad a nivel del hueso. Unidad fracturaria Engloba no sólo la lesión del hueso, sino la de los tejidos adyacentes también comprometidos: Músculos Fascias 2 Clasificación AO A 1 B 2 C 3 Las fracturas, a partir de los Tipos, están ordenadas según su complejidad, dificultad de tratamiento y pronóstico. Los Tipos crecen en complejidad según avanzan las letras del abecedario (A, B, C). Los Grupos y Subgrupos tienen peor pronóstico según avanza la numeración (1, 2, 3). 3 1

2 Lesión músculo tendinosa No hay lesión muscular Lesión muscular circunscripta a un único compartimiento Lesión muscular considerable, al menos de dos compartimientos Defecto muscular, sección tendinosa, contusión muscular amplia Síndrome compartimental o síndrome de aplastamiento con amplia zona de lesión 4 Lesión neurovascular No hay lesión neurovascular Lesión aislada de un nervio Lesión vascular localizada Lesión vascular segmentaria extensa Lesión neurovascular combinada, incluyendo la amputación parcial o incluso completa 5 Lesiones cutáneas IC (fracturas cerradas) No hay lesión cutánea No hay herida cutánea, pero sí contusión Despegamiento cutáneo circunscripto Despegamiento cutáneo extenso, cerrado Necrosis cutánea secundaria a la contusión 6 2

3 Lesiones cutáneas IO (fracturas abiertas) Apertura cutánea de dentro afuera Lesión de la piel desde afuera, menor de 5 cm, de bordes contusos Lesión cutánea mayor de 5 cm, mayor contusión, bordes desvitalizados Pérdida cutánea considerable, con contusión de todo el grosor cutáneo Despegamiento abierto extenso 7 Clasificación de las fracturas expuestas (Dr. Gustilo) Grado I Herida puntiforme Limpia < 1cm. Grado II Herida lacerante > 1cm. Lesión moderada de partes blandas Grado III A B C Herida lacerante grave y extensa, pero con suficiente cobertura vital Con exposición ósea marcada Sin cobertura vital Con lesión arterial 8 Consolidacion ósea primaria Ocurre cuando existe contacto directo e íntimo entre los fragmentos de la fractura. El hueso nuevo se forma directamente de los bordes óseos comprimidos. Endostio Es muy lenta No hay evidencia radiográfica de callo óseo El proceso depende en principio de una reabsorción osteoclástica del hueso seguida de una formación de hueso nuevo por los osteoblastos 9 3

4 Consolidacion ósea secundaria Consiste en la mineralización y reemplazamiento óseo de una matríz cartilaginosa con la formación de un callo óseo característico en la radiografía. Cuanto más movilidad tenga el foco de fractura, mayor cantidad de callo. El callo forma un puente externo que estabiliza el foco de fractura. Perióstio Es el tipo más frecuente de reparación ósea 10 Fases o estadios de la consolidación según Cruess y Dumont Fase Duración Fase de reparación Inflamatoria 1 2 semanas 10 % Reparación Meses 40 % Remodelación Meses - años 70 % 11 Fase inflamatoria Formación de hematoma Reacción Inflamatoria y actividad osteoclástica - Neutrófilos - Macrófagos - Fagocitos - Osteoclastos 12 4

5 Fase de reparación Invasión del Hematoma - Condroblastos - Fibroblastos Formación del Callo Blando - Osteoblastos Formación del Callo Duro 13 Fase de remodelación Estabilidad al Foco de Fractura Resorción del exceso de callo Actividad osteoblástica y osteoclástica Reforma del canal medular 14 Proceso de consolidación de una fractura Extravasación sanguínea posterior a la lesión ósea Hematoma Hipertermia focal + catabolitos de tejidos necrosados Organización de un coágulo con malla de fibrina Sirve de sostén para la penetración Tejido de granulación y formación de la sustancia osteoide Callo definitivo Se va transformando, remodelando y orientando las trabéculas en sentido funcional Da lugar al callo blando 15 5

6 Partes blandas Aporte sanguíneo al foco de fractura Endostio 2/3 Periostio 1/3 16 Retardo de consolidación Es la prolongación anormal del plazo en que habitualmente se forma el callo de fractura Hasta 6 meses después de la fractura 17 Pseudoartrosis Concepto Es el estado final de una fractura no consolidada. Complicaciones más severas y difíciles de resolver, que pueden aparecer durante un proceso de reparación de las fracturas. Se puede hablar de pseudoartrosis cuando hayan pasado un mínimo de 9 meses desde la lesión y la fractura no muestre signos visibles de progresión hacia la consolidación durante 3 meses. 18 6

7 Pseudoartrosis Concepto Los cambios anatomopatológicos y el tejido fibroso denso presente en el foco de pseudoartrosis, son la respuesta a malas condiciones de oxigenación, provocadas por una insuficiente estabilidad del foco y por el consecuente daño a la microcirculación del callo en reparación. No es un tejido patológico, sino una adaptación del mismo ante la falta de oxígeno. 19 Pseudoartrosis Clasificación Hipertróficas - Hipervasculares Con capacidad de reacción biologica En pata de elefante: formación de callo abundante. Se originan por una fijación precaria, inmovilización inadecuada, o carga prematura. En casco de caballo: moderamente hipertróficas. Hay callo incipiente pero insuficiente para la consolidación. Atróficas - Avasculares Sin capacidad de reacción biológica En cuña de torsión: fragmento intermedio con aporte vascular disminuido. Conminutas: fragmentos intermedios necrosados. Hipotróficas u oligotróficas: el callo esta ausente. Fractura con gran desplazamiento o distracción de los fragmentos. Con defecto óseo: pérdida de un segmento de la diáfisis. Atróficas: tejido cicatrizal con escaso poder osteogénico. Los extremos son osteoporóticos y atróficos. 20 Peso Gravedad Eje Neutro Tensión Compresión Piso 21 7

8 Modos de carga El hueso se fractura por sobrecarga mecánica El tipo de fractura depende, sobre todo, del tipo de fuerza ejercida y de energía liberada Torsión Fractura espiroidea Avulsión Fractura transversal Flexión Fracturas oblicuas cortas Compresión axial Impactación metafisaria Más de un fragmento Enorme liberación de energía 24 8

9 En la consolidación de las fracturas existe una relación muy estrecha entre las fuerzas mecánicas y la reacción biológica Reconstrucción estable del hueso fracturado Reducción anatómica Compresión Reducir la fuerza que debe soportar un implante 25 Tratamiento Médico Fracturas Incruento Cruento (cirugía) Yesos Férulas Implante de sustitución Implante de reparación Reemplazo Osteosíntesis Procesos degenerativos Cruento (cirugía) Implante de sustitución Implante de reparación Reemplazo Osteosíntesis 26 SAAT Tornillos Placa con tornillo Clavijas Osteosíntesis Clavo-placa Alambres Compresivo autodeslizante Endomedulares Fijadores externos 27 9

10 Osteosíntesis Son implantes de reparación Restauran la extremidad lesionada Permiten la reducción anatómica de los fragmentos 28 Osteosíntesis Reducción anatómica de los fragmentos Osteosíntesis estable Restaurar la función Buena vascularización Movimiento activo precoz 29 Osteosíntesis Rígidas Dinámicas 30 10

11 Osteosíntesis Rígida Tornillos, placas con tornillos, endomedulares acerrojados Osificación primaria Sin callo voluminoso Se necesita osificación para cargar Si se carga antes de la unión se puede romper el material

12 Osteosíntesis dinámicas Fijadores externos, endomedulares sin cerrojo Permiten la compresión-tracción Osificación secundaria Callo voluminoso No se necesita unión para cargar Se suma la estática del cerclaje con la dinámica de la fuerza del cuádriceps La tensión del tendón y la fuerza muscular 36 12

13 Endomedular: un poco de Historia Gerhard Küntscher ( ) 1940 American Society of Testing and Materials (ASTM) Dispositivos de Fijación intramedular (DFIM) Osteosíntesis cerrada, estable, utilizando clavos trebolares introducidos en la cavidad medular de ambos fragmentos óseos. Küntscher, G. The Küntscher method of intramedullary fixation. J. Bone Jt., 1958; Surg 40A,1:17 Küntscher G: Intramedullary Surgical Technique and Its Place in Orthopeadic Surgery: My present concept; J. Bone Joint Surg 47 A: 809, La estabilidad del implante Künstcher El contacto entre el clavo y endostio Control de las fuerzas de angulación Menos control para fuerzas de rotación y carga axial Nivel y tipo de fractura El grado de conminución 38 Osteosíntesis Endomedular No aumenta el daño de los tejidos Piel, subcutáneo, músculos y periostio Afecta la irrigación endostal Se logra fijación fracturaria estable Puede ser fresado o no fresado 39 13

14 El enclavado endomedular acerrojado permite: Realizar osteosíntesis de fracturas diafisarias con mínima lesión de partes blandas. Aumentar la estabilidad rotacional del sistema. Evitar desviaciones en el eje longitudinal sobre todo en fracturas metafisarias Controlar el acortamiento del hueso fracturado. 40 Indicaciones: Fracturas de tibia Estable o inestable Desde 5 cm. por debajo del TAT hasta 5 cm. por arriba de la articulación del tobillo Distancia necesaria para garantizar el bloqueo Politraumatismos con Fractura de fémur ipsilateral Rodilla flotante Fractura de fémur contralateral Fracturas expuestas tipo I, II, IIIA de Gustillo 41 Controversia Clavos Fresados Clavos No Fresados 42 14

15 Controversia: Fresado No Fresado Cada uno tiene ventajas y desventajas No existe consenso del método a utilizar en cada caso clínico Biomecanicamente se comportan distinto: Fresado: No Fresado: La estabilidad depende del apoyo en 3 puntos dentro del canal medular La estabilidad esta dada por los tornillos de bloqueo Finkemeier CG, Schmidt AH, Kyle RF, Templeman DC. A prospective, randomized study of intramedullary nails inserted with and without reaming for the treatment of open and closed fractures of the tibial shaft. J Orthop Trauma Mar-Apr; 14(3): Fresado P E o f s e i c t t i o v s o s Permite la colocación de un clavo de mayor diámetro, (incrementa el área de contacto entre implante y hueso), favoreciendo la estabilidad y permitiendo la carga axial precoz. El fresado aumenta la circulación perióstica a nivel del foco de fractura. Beneficia la osteogénesis a nivel del foco de fractura, aportando suplemento óseo. Disminuiría el tiempo de consolidación y el porcentaje de pseudoartrosis Reichert ILH, McCarthy ID, Hughs SPF. The acute vascular response to intramedullary reaming: microsphere estimation of blood flow in the intact ovine tibia. J Bone Joint Surg 1995;77B: Court-Brown CM. Reamed intramedullary tibial nailing: an overview and analysis of 1106 cases. J Orthop Trauma Feb;18(2): Fresados Efectos Negativos Disminuirían el aporte vascular al foco de fractura, alterando el proceso de consolidación y aumentando el riesgo infeccioso. Esto motivo el lanzamiento de los clavos EM no fresados sólidos y de menor diámetro. Larsen LB, Madsen JE, Hoiness PR, Ovre S. Should insertion of intramedullary nails for tibial fractures be with or without reaming? A prospective, randomized study with 3.8 years' follow-up. J Orthop Trauma Mar;18(3):

16 Fresado N E e f g e a c t t i o s v o s Sobre la circulación endóstica Aumenta la presión endomedular en el segmento distal Daño térmico Fresado disminuye 70% el flujo cortical No Fresados disminuye 30% el flujo cortical Oclusión de vasos sanguíneo Producción de émbolos grasos. Reacción inflamatoria sistémica en el postoperatorio temprano 1-7 días Klein MPM, Rahn BA, Frigg R, Kessler S, Perren SM. Reaming versus non-reaming in medullary nailing: interference with cortical circulation of the canine tibia. Arch Orthop Trauma 1990;109: Court-Brown CM. Reamed intramedullary tibial nailing: an overview and analysis of 1106 cases. J Orthop Trauma Feb;18(2): No Fresado P E o f s e i c t t i o v s o s Mejor preservación y recuperación de la circulación endóstica Colocación más simple y rápida. Menor riesgo de embolia grasa Clavos de menor diámetro y sin fresar Menor riesgo infeccioso Blachut PA, O'Brien PJ, Meek RN, Broekhuyse HM. Interlocking intramedullary nailing with and without reaming for the treatment of closed fractures of the tibial shaft. A prospective, randomized study. J Bone Joint Surg Am May;79(5): Menor estabilidad al hueso fracturado No Fresado N E e f g e a c t t i o v s o s Menor diámetro Falla del implante Mayor número de malas alineaciones, retardos de consolidación y pseudoartrosis Mayor número de cirugías secundarias y prolongación del tiempo de consolidación de la fractura Ruptura de los tornillos de bloqueo Gaebler C, Berger U, Schandelmaier P, et al. Rates and odds ratios for complications in closed and open tibial fractures treated with unreamed, small diameter tibial nails: a multicenter analysis of 467 cases. J Orthop Trauma. 2001; 15: Finkemeier CG, Schmidt AH, Kyle RF, Templeman DC. A prospective, randomized study of intramedullary nails inserted with and without reaming for the treatment of open and closed fractures of the tibial shaft. J Orthop Trauma Mar-Apr; 14(3):

17 Clavo sólido No Fresado Ventaja Desventaja Schatzker J, Tile M. The Rational of Operative Fracture care, 1996 Pag Menor contacto con endostio Clavos No Fresados V e n t a j a s Menor daño de la irrigación Menos espacio muerto Menor riesgo de infección Menos presión endomedular Menor riesgo de embolización 50 Clavos No Fresados Desventajas 10-15% de rotura de tornillos de bloqueos Menor diámetro Mayor fragilidad 51 17

18 Facilita la colocación del clavo Fresado V e n t a j a s Permite la inserción de un clavo de mayor diámetro Tornillos de bloqueo de mayor diámetro Aumenta el contacto con el endostio Estimula la consolidación 52 Lesiona la circulación endostal y cortical en un 70% Fresado D e s v e n t a j a s Aumenta las posibilidades de infecciones profundas Necrosis térmica Aumenta el riesgo de síndrome compartimental Aumenta el dolor región anterior de la rodilla Aumenta la presión dentro del canal medular 53 Fijadores externos: Un poco de Historia La fijación externa es un método más de osteosíntesis, teniendo múltiples pero precisas indicaciones. No se trata de un método moderno. Reviendo la historia de la medicina, ya en las obras de Hipócrates se encuentran descripciones del empleo de tutores externos en el manejo de las fracturas

19 Fijadores externos: Un poco de Historia G. Ilizarov Mediados del siglo XX Sistema de fijación circular Comenzó a desarrollar trabajos sobre elongación ósea que permitieron corregir déficit de longitud fuesen estos postraumáticos o congénitos. Planteo el concepto de dinamización, en el tratamiento de las fracturas. 55 Fijadores externos: Un poco de Historia La Universidad de Verona a través del Prof. G. De Bastiani y colaboradores en 1979 Desarrollaron un nuevo sistema de fijación externa monolateral Denominaron Fijador Axial Dinámico Cuya filosofía consiste en respetar y favorecer el proceso fisiológico natural de consolidación de las fracturas. 56 Dinamización en el sitio de fractura (Prof. G. De Bastiani) Consiste en dos principios: i i Movilización cíclica temprana Carga progresiva 57 19

20 Micromovimiento cíclico El foco de fractura se impacta y distrae secuencialmente, favoreciendo el desarrollo del callo óseo. Carga de peso progresiva Permite la formación y maduración gradual del callo de fractura 58 La fijación axial dinámica Respeta y favorece el proceso fisiológico de la consolidación de las fracturas Rigidez en las etapas iniciales Movimiento axial controlado gradual y progresivo en el foco de la fractura en etapas más avanzadas de este proceso. 59 Fase 1 Rigidez Con el cuerpo del fijador bloqueado, la carga se transmite a través de los tornillos al fijador y de este al otro grupo de tornillos puenteando la fractura. La estabilidad depende de la distancia fijador - hueso y del número de tornillos colocados por cada cabezal

21 Fase 2 Dinamización controlada Aflojar el tornillo del cuerpo hembra del fijador axial, sin retirar el compresor-distractor En fracturas estables entre la 2da. y 4ta. semana En fracturas inestables entre la 6ta. y 8va. semana El movimento axial del fijador, permite al hueso tomar la carga axial solamente. La rotación y flexión están controladas por el fijador. Prof. G. De Bastiani. JBJS, Fase 3 Dinamización libre Ante la aparición de los primeros signos radiográficos de callo óseo Se libera totalmente el sistema axial Para permitir el efecto punta sobre los fragmentos fracturarios Lograr así la formación del callo duro o definitivo 62 A. G. Apley Cirujano Maestro Dijo alguna vez: El callo óseo es como el sexo Une dos partes y necesita un poco de movimiento 63 21

22 Se aflojan los tornillos Se prolongan los tiempos de consolidación Puede llegarse a la pseudoartrosis Qué ocurre cuando comenzamos demasiado tarde la dinamización? 64 Un fijador demasiado rígido Puede llevar a Que no se observe ningún callo externo La formación de un callo asimétrico 65 Si la fijación es dinamizada en exceso El resultado puede ser una pseudoartrosis hipertrófica 66 22

23 Fijadores externos: Indicaciones Fracturas expuestas, asociadas a lesiones de partes blandas, politraumatizados con o sin daño cerebral. Fracturas multifragmentarias. Perdida de sustancias óseas y alargamientos. Pseudoartrosis. Correcciones angulares de desejes anatómicos o por mala consolidación de fracturas. Fracturas articulares. Lesiones de pelvis. Resecciones óseas por tumores Reimplante de miembros 67 Ventajas del Fijador Axial Dinámico Monolateral Perturbación mínima del área de la fractura Técnica minimamente invasiva - sin material de síntesis en el foco Estimulación de la formación del callo óseo Respeta la fisiología ósea Menores complicaciones Menor aflojamiento de los tornillos e infecciones Permite realizar corrección de defectos óseos Sin alterar el largo del hueso - callotasis y transporte óseo Posibilidad de tratar Fracturas multifragmentarias, diafisarias, metafisarias y/o articulares. Acceso libre para reparar partes blandas Carga y movilización precoz del paciente 68 Complicaciones Aflojamiento de los tornillos Cuando no se colocan correctamente o no se dinamiza el sistema Infección superficial Si los tornillos se aflojan o el paciente no realiza la higiene diaria Pérdida de la reducción de la fractura Si no se ajustan las levas Retardo en la consolidación Si se difiere la dinamización más allá de los tiempos convenientes Rigidez articular Si el paciente no comienza la movilización precozmente Falla en la elección del tamaño y tipo de fijador 69 23

24 Límites Relativo a la incomodidad del fijador externo Restricciones a la higiene personal Requiere curaciones y controles frecuentes Los riesgos generales de cualquier cirugía 70 Contraindicaciones Severa osteoporosis Diabetes no controlada Alteraciones psíquicas Lesiones neurológicas previas HIV + Hepatitis Alergia al acero inoxidable 71 Prótesis Cementada No cementada Híbrida Totales Parciales Unicompartimentales Hombro - Cadera - Rodilla 72 24

25 Objetivos principales del tratamiento de las fracturas Restablecimiento de la longitud global Reducción de los defectos de alineación en flexión y torsión En fracturas intraarticulares Reconstrucción de la superficie articular 73 Objetivos principales del tratamiento de las fracturas Reconstrucción exacta de las superficies articulares Incongruencia de las superficies articulares Aumento de concentración de carga Artrosis postraumática 74 Objetivos principales del tratamiento de las fracturas Recuperación de la función tras fractura de huesos largos Reconstrucción Rápida, precisa y estable Previene Limitación Permanente Movilización inmediata 75 25

26 Objetivos principales del tratamiento de las fracturas Evitar inmovilización prolongada de los tejidos blandos Principalmente alrededor de las articulaciones Evitar Enfermedad fracturaria 76 Enfermedad Fracturaria Fractura Lesión tisular compleja Hueso Partes blandas Trastornos circulatorios Inflamación Dolor 77 Enfermedad Fracturaria Dos factores patogénicos Dolor Falta de estímulo fisiológico i i que el movimiento y los cambios de solicitaciones mecánicas producen en el complejo osteomuscular 78 26

27 Enfermedad Fracturaria Clínica Edema Atrofia de partes blandas Osteoporosis 79 Presencia de pequeñas áreas de sobrecarga local Sobrecarga generalizada ejercida antes de que se haya conseguido consolidación Fracaso mecánico de una fractura con osteosíntesis Ninguna reacción biológica tiene lugar Montaje demasiado frágil Excesiva carga 80 27

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