Clavos intramedulares vs. placas de osteosíntesis para fracturas de fémur: Análisis por elementos finitos

FUENTE:

 http://upcommons.upc.edu/revistes/bitstream/2099/6617/1/09%20-%20Clavos%20intramedulares%20vs.%20placas%20de%20osteos%C3%ADntesis%20para%20fracturas%20de%20f%C3%A9mur.%20An%C3%A1lisis%20por%20elementos%20finitos.pdf

Biomecánica, 12(1), 2004, pp. 64-70

Clavos intramedulares vs. placas de osteosíntesis para fracturas de fémur: Análisis por elementos finitos

M. CHARLES-HARRIS1, D. LACROIX1, I. PROUBASTA2, J. A- PLANELL1

1Centro de Investigación en Ingeniería Biomédica, Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería

Metalúrgica, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona.

2Servicio de Cirugía Ortpédica y Traumatología, Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, Barcelona

Resumen

La estabilización interna de fracturas de la diáfisis femoral se realiza mediante la implantación de clavos intramedulares o placas de osteosíntesis. El objetivo de este estudio es realizar una compa- ración biomecánica por elementos finitos de ambos implantes y así desarrollar una herramienta preclínica para guiar a los cirujanos en la elección del método de estabilización más adecuado para cada fractura.

Se malló un fémur entero en el cual se practicó una fractura de 1mm ó 3mm en la diáfisis. Los modelos de placa y clavo se mallaron a partir de la geometría de los implantes, para el clavo se realizaron dos modelos con diámetros distintos (11 y 13 mm). El estudio incluye simulaciones en dos etapas de regeneración de la fractura (con modulo de elasticidad en la fractura de 1 MPa ó 10

MPa), con implantes de acero inoxidable y titanio. Las cargas aplicadas simulan el apoyo monopodal e incluyen la actuación de la cadera, y los músculos abductores, psoas ilíaco e iliotibial.

Los resultados muestran que la tensión en los implantes aumenta con el tamaño de la fractura y disminuye con su módulo. Los clavos tienden a inducir más deformación en la fractura que las placas. El diámetro de los clavos influye en la tensión inducida en el hueso y en la deformación en la fractura, los resultados de los clavos más anchos tienden a los resultados de las placas.

Palabras clave: Análisis por elementos finitos, clavo intramedular, placa de osteosíntesis, fémur, estabilización de fracturas

Abstract

The internal stabilization of diaphyseal femoral fractures is usually done with intramedullary nails or osteosynthesis plates. The aim of this study is to use finite element modelling to compare both implants biomechanically and to develop a pre-clinical aid which could help surgeons choose the most adequate implant for each fracture.

A model of a standardized femur was used for the simulations. A 1mm and 3mm fracture was modelled in its diaphysis. The models of the intramedullary nail and osteosynthesis plates were obtained from real prostheses. The nails were modelled in two diameters (11mm and 13mm). The simulations were performed at two stages of fracture healing, with stainless steel and titanium implants. The load configuration used was a single-legged stance, and includes the hip-joint reaction force, the abductors, the psoas and the iliotibial tract.

The results show that the stress in the implants increases when the size of the fracture increases, and decreases as the fracture heals. Intramedullary nails tend to induce more strain of the fracture than the plates. The diameter of the nails influences the stresses induced in the bone and the strain of the fracture. Stresses and strains induced by the wider nail are similar to those of the osteosynthesis plate.

Keywords: Finite element analysis, intramedullary nail, osteosynthesis plate, femur, fracture fixation