Comparación Biomecánica de Clavos Roscados, Tornillos Canulados con Obenque en Fijación de Fracturas Subcapitales de Húmero

Estudio experimental en cadáveres

Dr. Mauricio Silva Carreño*,
Dr. Juan Carlos González Gómez**,
Dr. Santiago Echeverri Londoño***,
Dr. Camilo Soto Montoya****,
Dr. José Navas Sanz De Santamaría****,
Dra. Diana Rincón*****,
Dr. Leonardo Hani Pira******

* RIII Ortopedia y Traumatología Pontificia Universidad Javeriana.
** Profesor Ortopedia y Traumatología Fundación Santa Fe de Bogotá.
*** RII Ortopedia y Traumatología Pontificia Universidad Javeriana.
**** Profesor Ortopedia y Traumatología Fundación Santa Fe de Bogotá.
***** Profesora Facultad de Ingeniería Mecánica Universidad de los Andes.
****** Estudiante Facultad de Ingeniería Mecánica Universidad de los Andes.

Introducción

Las fracturas del húmero proximal son aquéllas que ocurren a nivel del cuello quirúrgico o proximales al mismo22. Representan el 45% de todas las fracturas del húmero, porcentaje que aumenta hasta el 76% en pacientes mayores de 40 años, por la presencia de osteoporosis1, 22, 23.

Se considera una fractura subcapital desplazada, de acuerdo con la clasificación descrita por Neer en 1972, aquellas fracturas del cuello quirúrgico que presentan más de 1 centímetro de desplazamiento entre los fragmentos o más de 45o de angulación entre los mismos11, 19, 20, 21.

En general, cerca de 85% de las fracturas del húmero proximal no se encuentran desplazadas y no existe controversia en cuanto a su tratamiento ya que se han visto excelentes resultados con el manejo conservador (vendajes y movilización temprana) de las mismas1, 2, 3, 9, 16, 17, 19, 20, 21, 22, 24, 27.

Sin embargo, el manejo de las fracturas subcapitales desplazadas no es tanclaro. Se han descrito múltiples tipos de tratamiento, desde la reducción cerrada, que tiene como inconveniente la necesidad de inmovilización y el riesgo del redesplazamiento17, 19, 20, 21, 22, 27, hasta la utilización de clavos endomedulares o clavos de Zickel18, 24, 26, pasando por el uso de clavos percutáneos1, 9, 10, 14, 24, bandas de tensión1, 4, 8, 9, 24, tornillos interfrag-mentarios8, y placas de soporte y tornillos8, 24.

Estudios mecánicos han demostrado que las placas de soporte son el método ideal de tratamiento de este tipo de fracturas cuando se trata de hueso sin osteoporosis, pero ante la presencia de ésta, pierden su efectividad y son superadas por la colocación de clavos percutáneos12.

De cualquier manera, la colocación de las placas de soporte requiere una amplia disección quirúrgica y ser colocadas sobre el canal bicipital, en la cara anterolateral del húmero, justamente en la zona en donde penetra la arteria arcuata colocando en riesgo la vascularidad de la cabeza humeral3, 7, 10, 15.

Es esta la razón para que la utilización de las placas de soporte se haya visto restringida en los últimos tiempos y, a cambio de ello, se han venido utilizando los clavos percutáneos como tratamiento de elección en este tipo de fracturas.

Sin embargo, los clavos percutáneos tienen como inconveniente el no ofrecer una fijación rígida de la fractura, requerir de inmovilizaciones en el postoperatorio, requerir su extracción al lograrse la consolidación, aumentar el riesgo de infección por los tractos de los clavos y alterar el confort del paciente al tener elementos que atraviesan la piel1, 8, 10, 13, 14, 24.

La meta en el tratamiento de este tipo de lesiones ha sido entonces el encontrar un elemento de osteosíntesis que, colocado por medio de abordajes limitados, minimice el riesgo de lesionar la vascularidad de la cabeza humeral y, a la vez, le confiera una fijación más estable y que no permita el redesplazamiento entre los fragmentos con el fin de obtener mejores resultados clínicos a largo plazo.

Los tornillos canulados han surgido como una buena alternativa en este aspecto. A pesar de ello, es muy poco lo que se ha escrito a este respecto. Fueron, tal vez, Dines y Asnis5 los primeros en describir este tipo de fijación para las fracturas subcapitales desplazadas del húmero, encontrando como ventajas el fácil acceso fluoroscópico al hombro y la mínima disección requerida para su colocación.

Sin embargo, no encontramos en la literatura mundial ningún estudio que demuestre las características mecánicas de este tipo de fijación.

Con el fin de comparar la resistencia mecánica de la fijación obtenida con los tornillos canulados contra el método tradicional de fijación (clavos de Steinmann), realizamos un trabajo de tipo experimental comparando el desplazamiento ante cargas angulares y rotacionales de un modelo de fractura subcapital, reducida anatómicamente, y fijada con cada uno de los sistemas descritos.

Como método alternativo, describimos la asociación de los tornillos canulados de 7.0 mm a una banda de tensión con alambre.

Objetivos

Primario

• Comparar la resistencia mecánica ante las cargas angulares y rotacionalesdel método tradicional de fijación de las fracturas subcapitales del húmero (clavos percutáneos) con la utilización de tornillos canulados de 7.0 milímetros, en un modelo experimental utilizando húmeros proximales de cadáveres.

Secundario

• Determinar las características mecánicas de un sistema de fijación para las fracturas subca-pitales del húmero que requiera una limitada exposición quirúrgica.

Materiales y Métodos

Realizamos un trabajo de tipo experimental mecánico para comparar el comportamiento ante las cargas rotacionales (interna y externa) y angulares (flexión) de una fractura a nivel del cuello quirúrgico del húmero de cadáveres luego de lograrse su reducción anatómica y de realizarse una osteosíntesis.

Tomamos como variables independientes 3 tipos diferentes de osteosíntesis:

• 2 clavos de Steinmann roscados, de 5/64 de diámetro.
• 2 tornillos canulados de 7.0 milímetros.
• 2 tornillos canulados de 7.0 milímetros, asociados a una banda de tensión con alambre.

Consideramos como variables dependientes la fuerza máxima, medida en Newtons, ejercida por una máquina Instron sobre el espécimen (en rotaciones y angulación) luego de realizarse una fractura subcapital y de ser fijada con cada uno de los sistemas descritos, y el desplazamiento residual, en milímetros, de la misma fractura.

Como variables a controlar se tomaron la edad y sexo del donante, el tiempo transcurrido entre la muerte de éste y la obtención del espécimen y el transcurrido entre la obtención del hueso y la realización del experimento.

Tomamos como población de estudio 22 húmeros adultos, desprovistos de las inserciones musculares y tendinosas y a los cuales se les resecó la cápsula articular; se tuvieron en cuenta, como criterios de inclusión, la madurez esquelética del donante y, como criterios de exclusión, la evidencia de fracturas previas en el húmero proximal o de patología macroscópica ósea.

Los especímenes fueron obtenidos de ca-dáveres del Banco de Huesos y Tejidos de la Fundación Cosme y Damián y congelados a una temperatura de -180o, hasta la realización del experimento. Éstos fueron llevados a temperatura ambiente, 12 horas antes del mismo, colocándolos en solución salina normal.

A cada uno de los especímenes se le realizó, con una sierra oscilante, una fractura subcapital de las siguientes características (Fig. 1).

Osteotomía 10 grados - Fractura de Húmero

Fig. 1

Comenzando en la cortical interna, en un punto situado 0.5 centímetros por debajo de la tuberosidad menor del húmero, y dirigida hacia la cortical externa con una angulación cefálica de 10o, se realizó una osteotomía obteniendo, de esta manera, dos fragmentos:

• Un fragmento proximal en el cual están incluidos la cabeza humeral y las tuberosidades mayor y menor.
• La diáfisis humeral.

Cada una de estas fracturas fue reducida en forma anatómica y posteriormente fijada con uno de los tres sistemas ya descritos:

2 clavos de Steinmann de 5/64

Se insertó el primer clavo en la cortical anterior del fragmento distal a la fractura (fragmento diafisiario), en un punto situado 2 centímetros distal a la misma, en el borde externo de la corredera bicipital, con una angulación cefálica aprox. de 30o, dirigiéndolo de esta manera hacia el fragmento proximal.

El segundo clavo de Steinmann, de igual diámetro, se insertó en la cortical anteroexterna a una distancia de 3.0 centímetros de la fractura con una angulación aprox. de 45o hacia cefálico.

Es importante mencionar que los puntos de inserción de los clavos deben estar separados, al menos, dos centímetros en el plano horizontal para evitar posibles fracturas comunicantes entre los sitios de inserción (Fig. 2).

Inserción de los clavos - Fractura de Húmero

Fig. 2

2 tornillos canulados de 7.0 milímetros

Tomando como puntos de inserción de los pines guías los mismos puntos y direcciones en que se insertaron los clavos de Steinmann, se colocaron 2 tornillos canulados de 7.0 milímetros, de rosca de 32 milímetros. Debe mencionarse la necesidad de utilizar la tarraja en todo el trayecto del tornillo a colocar, para evitar rotaciones de los fragmentos (Fig. 3).

Tornillos Canulados con Banda de Tensión - Fractura de Húmero

Fig. 3

Tornillos Canulados de 7.0 milímetros Asociados a una Banda de Tensión con Alambre

La inserción de los tornillos canulados se realizó en forma idéntica al punto anterior. Sin embargo, en este caso se asoció una banda de tensión con alambre utilizando, como puntos de anclaje, las cabezas de los tornillos en la porción distal y un túnel que se perforó, con una broca de 3.2 milímetros, desde la tuberosidad mayor hasta la menor en la región proximal.

Utilizamos un Venocath No 14, colocado a través del túnel perforado, para facilitar el paso del alambre (Fig. 4).

Inserción de los tornillos canulados - Fractura de Húmero

Fig. 4

Una vez que la fractura subcapital fue reducida anatómicamente y fijada con cada uno de los sistemas descritos, se procedió al montaje de los especímenes en una máquina Instron (Mod. 10-25586-1, Instron, England), la cual permite someter al espécimen a cargas controlables, cuantificables y reproducibles.

Para lograr el montaje, y teniendo en cuenta la necesidad de someter los especímenes a cargas de rotación externa, interna y flexión, se diseñó una mordaza en acero inoxidable, con las siguientes características (Fig. 5).

Mordaza en acero inoxidable para cargas de rotación

Fig. 5

• Una toma proximal, con un sistema de balinera unido a un brazo rotador dentro del cual se fijó la cabeza humeral. De esta manera, la acción del brazo compresor de la máquina Instron, unido al brazo rotador de la mordaza en su toma proximal, ejerció una carga en rotación interna o externa, de acuerdo con su dirección.

• Una toma distal para fijar el segmento diafisiario del espécimen.

Procedimos entonces a someter a carga los especímenes, siguiendo el siguiente patrón:

 


Número de experimentos

Rot. interna

Rot. externa

Flexión

C. Steinmann
2 Torn. Canulados
2 Torn. canulados
+ banda de tensión

2
2
2

2
2
2

2
2
2

 

Para someter al espécimen a cargas de rotación externa, éste se montó dentro de la mordaza fijándolo tanto en el extremo proximal como en el distal con 4 pernos.

Una vez fijo a la mordaza, se procedió a descender el brazo compresor de la máquina Instron, unido al brazo rotador de la toma proximal de la mordaza en un recorrido de 38 milímetros requiriendo para ello realizar una fuerza que es directamente proporcional a la resistencia ejercida por el elemento de fijación de la fractura.

La magnitud de la fuerza fue registrada, al final del recorrido, en su nivel máximo. Igual procedimiento se siguió en los experimentos en que se evaluó el comportamiento ante la rotación interna, dirigiendo la carga en sentido contrario.

En los experimentos en que se evaluó la resistencia a las cargas en flexión, se ejerció una carga sobre el Punto A del espécimen (Fig. 5). Para lograrlo se descendió el brazo compresor de la máquina Instron en un recorrido de 10 milímetros y, en igual forma, se registró la magnitud de la fuerza máxima al final del recorrido.

Se establecieron como parámetros de comparación entre los tres tipos de fijación la fuerza máxima ejercida por la máquina Instron al final del recorrido predeterminado y, además, el desplazamiento residual de la fractura una vez eliminada la fuerza deformante.

Para ello, y previo al montaje en la mordaza, se realizó una marca en el espécimen, a través de la fractura, y se colocó un pin guía en la diáfisis, formando una línea recta entre los dos (Fig. 6).

Montaje en la mordaza

Fig. 6

Una vez el espécimen fue sometido a carga y se desmontó de la mordaza, se midió la distancia, en milímetros, entre la marca original y la nueva marca, determinando así el desplazamiento residual (Fig. 7).

Desplazamiento residual - Fractura de Húmero

Fig. 7

Los resultados fueron sometidos a un análisis estadístico descriptivo. Posteriormente, para comparar las diferencias entre los promedios de los tres grupos se realizó una prueba de ANOVA.

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