Resumen de Generación y simulación de modelos biomecánicos del conjunto hueso-prótesis en intervenciones de artroplastia invertida de hombro

José Jaime Fernández Álvarez, Jorge Roces García, Javier Pena Vázquez

• español

  La correcta comprensión de la biomecánica de la articulación glenohumeral a la que se ha llegado en los últimos años ha permitido el desarrollo de un nuevo diseño de prótesis de hombro denominada prótesis invertida, en la cual, la semiesfera se encuentra situada en la cavidad glenoidea, favoreciendo la función del músculo Deltoides y ayudando de esta manera a reducir algunas complicaciones postoperatorias en pacientes que presentan deficiencias del manguito rotador, problemas degenerativos y por fractura. Cuando esta prótesis es utilizada en una sustitución de la articulación del hombro, se puede producir una pérdida de tejido óseo, debido a la modificación de tensiones generadas entre el sistema hueso-prótesis.

  En este contexto, se ha generado una metodología que es capaz de generar gemelos digitales a partir de tomografías computerizadas (TC), en un entorno CAD-FEM, considerando las propiedades mecánicas del hueso y en la que se pueden realizar intervenciones virtuales. Estos modelos permiten la realización de simulaciones en diferentes escenarios, tras la intervención quirúrgica. La metodología se ha implementado en un caso de estudio de un paciente con una rotura en cuatro fragmentos de la cabeza del húmero.

  Los resultados sugieren que en ciertos fragmentos de las fracturas las tensiones internas varían de forma significativa con la fuerza aplicada para realizar las suturas.

• English

  In last years, biomechanical investigations have led to a better understanding of the biomechanics of the glenohumeral joint, and this development, has allowed the development of a new prosthesis design named reverse shoulder prosthesis in which the hemisphere is placed in the glenoid cavity, favoring the function of the deltoid and helping in this way to reduce some post-surgery complications in patients with damage in their rotor cuff, fractures or degenerative problems. When this implant is placed to replace the shoulder joint, a loss in bone density can occur due to changes in the internal tensions generated by the bone-prosthesis system.

  In this context, a new methodology had been created to be able to generate a digital twin from computed tomography (CT) scan to use in a CAD-FEM environment with the mechanical properties of the bones and where a virtual surgery can be made and then simulate the performance of the implant. These models allow the simulation of different scenarios after the virtual surgery is performed. A case study of a patient with four fragment fracture of the humeral head has been developed with the new methodology.

  The results suggest that in certain fragments, the internal stresses vary in a significative way according with the force applied on the sutures.