Estabilización de fracturas Schatzker I de la meseta tibial. Estudio numérico comparativo mediante elementos finitos. Placas bloqueadas vs tornillos canulados

Ion Carrera; Gaetan Chary; Pablo Eduardo Gelber-Ghertner; Joan Carles Monllau

Vol. 22. Fasc. 2. Núm. 53. Agosto 2015

10.1016/j.reaca.2015.02.001

Recibido: 17 febrero 2015

Aceptado: 23 febrero 2015

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Artículo / Originales

Estabilización de fracturas Schatzker I de la meseta tibial. Estudio numérico comparativo mediante elementos finitos. Placas bloqueadas vs tornillos canulados

Stabilization of Schatzker I tibial plateau fractures using a proximal tibial locked plate system or cannulated screws: A comparative numerical study

Ion Carrera

Gaetan Chary

Pablo Eduardo Gelber Ghertner

Joan Carles Monllau

Jérôme Noailly

Rev Esp Artrosc Cir Articul 2015;22:93-8

Resumen:

Objetivo

La estabilización quirúrgica de las fracturas SchatzkerI de meseta tibial se realiza principalmente mediante la colocación de tornillos canulados o mediante la aplicación de una placa con tornillos bloqueados proximales. En el postoperatorio, los pacientes realizan generalmente una descarga de 6 u 8 semanas. Usando el método de elementos finitos (EF), este estudio intenta analizar si la carga inmediata del paciente después de la cirugía genera un exceso de desplazamiento interfragmentario (DI).

Métodos

Utilizando un modelo validado de EF de paciente sano, el modelo tibial se reprodujo geométricamente, y se realizó una fractura SchatzkerI tipo a partir de radiografías y TAC de diferentes pacientes. Se modelizaron tornillos canulados de 6,5mm y una placa Polyax (Biomet Inc, EE.UU.), implantándose virtualmente en la tibia fracturada, y aplicando una fuerza de 400N, equivalente a 80kg de peso del paciente en bipedestación. Los DI se calcularon a partir del desplazamientos de diferentes nodos en el área fractuaria.

Resultados

Los DI máximos calculados con la placa Polyax y los tornillos canulados fueron de 0,1-0,15mm y 0,25-0,3mm, respectivamente. Sin embargo, aplicando un peso de un 20% existía riesgo de fractura por compresión con los tornillos canulados. Con la placa Polyax se obtuvo una mejor distribución de las cargas, manteniéndose en zona segura por debajo de 100Mpa con la aplicación del 50% del peso del paciente.

Conclusión

Este estudio sugiere que ambos sistemas tienen un resultado similar en cuanto al DI, pero la placa realiza una mejor distribución de las cargas en la zona de la fractura, permitiendo la carga parcial inmediata de un 50% del peso del paciente.

Abstract:

Objective

Surgical stabilization of split fractures of the lateral tibial plateau may involve percutaneous insertion of cannulated screws or more invasive implantation of locked plating systems. In any case, six to eight weeks of non-weight-bearing are recommended. By using the finite element (FE) method, this study aimed to assess whether immediate weight bearing can generate excessive interfragmentary motions (IM).

Methods

A validated femur-tibia FE model of a healthy patient was used. The tibia model was reconverted into geometry, and a SchatzkerI fracture was re-created based on patient x-rays. Cannulated 6.5mm cancellous bone screws, and a Polyax tibial locked plating system (Biomet Inc, USA) were modelled, and virtually implanted into the fractured tibia geometry. An axial force of 400N pressed the femur model against the tibial plateau, simulating the weight of an 80Kg patient in bipedal stance. IM were calculated as the displacements between two nodes initially superimposed in the fracture area

Results

Maximum IM calculated with the Polyax and with the cannulated screw fixations were around 0.1-0.15mm, and 0.25-0.3mm, respectively. Both systems led to similar IM up to 80-90% of applied body weight. However, applying over 20% of the simulated body weight might lead to a risk of compression bone fracture. With the Polyax system, bone stresses were better distributed, and remained below 100MPa at 30% of body weight. Maximum stresses in the implants were about half the reported strength for the alloy simulated.

Conclusion

This study suggested that IM caused by weight bearing might not impede bone healing in a fracture stabilized with either a Polyax locked plating system or cannulated screws. However, cannulated screw systems could lead to harmful load concentrations in the bone with immediate weight bearing. Plate systems will allow around 50% of immediate weight bearing.

Palabras clave:

Meseta tibial

Elementos finitos

Desplazamiento interfragmentario

Keywords:

Tibial plateau

Finite elements

Interfragmentary motion

Portada REACA Vol. 22. Fasc. 2. Núm. 53. Agosto 2015

Información del artículo

Publicado en:

Revista Española de Artroscopia y Cirugía Articular

Número:

Vol. 22. Fasc. 2. Núm. 53. Agosto 2015

DOI:

10.1016/j.reaca.2015.02.001

Número ISSN impreso:

2386-3129 (es)

Número ISSN online:

2443-9754 (es)

Referencia impresa:

Rev Esp Artrosc Cir Articul 2015;22:93-8

Recibido:

17 febrero 2015

Aceptado:

23 febrero 2015

Cita bibliográfica

Carrera I, Chary G, Gelber Ghertner PE, Monllau JC, Noailly J. Estabilización de fracturas Schatzker I de la meseta tibial. Estudio numérico comparativo mediante elementos finitos. Placas bloqueadas vs tornillos canulados. Rev Esp Artrosc Cir Articul 2015;22:93-8 . doi: 10.1016/j.reaca.2015.02.001

Autores

Ion Carrera

Cirugía Ortopédica y Traumatología, Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, Barcelona, España Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Barcelona, España

Gaetan Chary

Biomechanics and Mechanobiology, Institute for Bioengineering of Catalonia, Barcelona, España

Pablo Eduardo Gelber Ghertner

Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología. Hospital de la Santa Creu i Sant Pau. Universitat Autònoma de Barcelona
Unidad de Artroscopia y Rodilla. ICATME-Institut Universitari Dexeus.

Joan Carles Monllau

ICATME. Hospital Universitari Quirón-Dexeus. Barcelona, España
Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Barcelona, España
Cirurgía Ortopédica y Traumatología, Hospital del Mar-Parc de Salut Mar, Barcelona, España
IMIM. Hospital del Mar Medical Research Institute. Barcelona

Jérôme Noailly

Biomechanics and Mechanobiology, Institute for Bioengineering of Catalonia, Barcelona, España

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