Análisis numérico de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior: Influencia del diámetro del túnel tibial

• C. Quintana ^[1] ; C. Rodriguez ^[1] ; C. Betegón ^[1] ; A. Maestro ^{[1] [2]}
  1. [1] SIMUMECAMAT Research Group. Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón (Universidad de Oviedo)
  2. [2] MD Hospital Begoña/Jefe Servicios Médicos del Real Sporting de Gijón SAD
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 4 (comunicaciones 5th Iberian Conference on Structural Integrity), 2022, págs. 21-26
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    El número de variables que influyen en el éxito de una reconstrucción de ligamento cruzado anterior (LCA) es tan elevado que un análisis profundo del problema sólo puede realizarse a través de herramientas numéricas. Elegido el diámetro de la plastia sustituta y del tornillo interferencial para un determinado paciente, una de las principales preocupaciones del cirujano es dar con el diámetro de túnel tibial más adecuado para su fijación. En este trabajo se desarrolló un modelo de elementos finitos que simula tanto la reconstrucción como el posterior proceso de rehabilitación del LCA en su inserción tibial. Se simuló el proceso en el que se pretendía fijar un tendón de 4 mm de diámetro mediante un tornillo de 7 mm de diámetro y 25 mm de longitud utilizando diferentes diámetros de túnel tibial (7, 8, 9 y 10 mm). Los parámetros de los modelos de comportamiento de los diferentes materiales (tornillo, hueso y tendón) se obtuvieron mediante ensayos experimentales. Los resultados obtenidos muestran que, conforme disminuye el diámetro del túnel crece la superficie de contacto entre el tornillo y el material que lo rodea (hueso y tendón), aumentando la tensión de compresión, objetivo teórico de la fijación. No obstante, para que no se produzca el daño a compresión del hueso trabecular, los valores máximos de dicha presión deben limitarse a aquellos que sean suficientes para asegurar que la reconstrucción sea efectiva, es decir, que no se produzca el deslizamiento del tendón durante el posterior proceso de rehabilitación. Tras ese proceso de verificación consistente en tirar del tendón una vez fijado al objeto de extraerlo, se obtiene que, independientemente de la edad del paciente, el diámetro más adecuado es el de 8 mm, ya que proporciona una sujeción suficiente con unos valores de tensión y deformación que no llegan a provocar daño en el hueso trabecular.

  • English

    The number of variables that determines the success of an anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction is so high that an in-depth analysis of the problem can only be carried out through numerical tools. Once the diameter of the substitute plasty and the interference screw has been chosen for a given patient, one of the main concerns of the surgeon is to find the most suitable diameter of the tibia tunnel for its fixation. In this work, a finite element model (FEA) was developed to simulate both the reconstruction and the subsequent rehabilitation process of the ACL at its tibia insertion. The process in which a 4 mm diameter tendon was intended to be fixed using a 7 mm diameter and 25 mm long screw using different diameters of the tibia tunnel (7, 8, 9 and 10 mm) was simulated. The parameters of the behaviour models of the different materials (screw, bone and tendon) were obtained through experimental tests. The results obtained show that, as the diameter of the tunnel decreases, the contact surface between the screw and the material that surrounds it (bone and tendon) increases, growing the compressive stress, the theoretical objective of fixation. However, so that compression damage to the trabecular bone does not occur, the maximum values of that pressure must be limited to those that are sufficient to ensure that the reconstruction is effective, that is, the tendon does not slip during the subsequent rehabilitation process. After this verification process consisting of pulling the tendon once fixed to the object of extraction, it is obtained that, regardless of the patient's age, the most suitable diameter is 8 mm, since it provides sufficient support with tension values and deformation that do not cause damage to the trabecular bone.