Estudio mediante elementos finitos de prótesis tumorales de rodilla en niños y adolescentes
- Autores: Ferran Torner Rubies
- Directores de la Tesis: Rosendo Ullot Font (dir. tes.), Josep Maria Segur Vilalta (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Santiago Suso Vergara (presid.), Pere Torner Pifarré (secret.), Santiago Cepero Campà (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Medicina e Investigación Traslacional por la Universidad de Barcelona
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Dipòsit Digital de la UB
- Resumen
ESTUDIO MEDIANTE ELEMENTOS FINITOS DE PROTESIS TUMORALES DE RODILLA EN NIÑOS Y ADOLESCENTES Doctorando: D. Ferran Torner Rubies Licenciado de Medicina y Cirugía por la Universidad Autònoma de Barcelona. Médico especialista en cirugía ortopédica y traumatología. Profesor Asociado Clínico del Depatamento de Cirugía (Cirugía Ortopédica y Traumatología) Director Unitad de tumores del Aparato Locomotor (Hospital Sant Joan de Déu de Barcelona-UB). Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología. Secretario de la Sociedad Española de Traumatología y Ortopedia Pediátricas (SEOP) RESUMEN La evolución médico-científica ha permitido substituir una parte del cuerpo humano, proliferando desde 1971 diferentes modelos de prótesis de rodilla. La experiencia histórica adquirida con las artroplastias de rodilla en pacientes adultos ha permitido implantar prótesis de rodilla en casos seleccionados de patología articular tumoral grave en niños y adolescentes como única posibilidad de salvamento de la extremidad afectada. HIPÓTESIS DE TRABAJO Pretendemos desarrollar un modelo experimental para someter a prueba la siguiente hipótesis en el tratamiento de la patología tumoral de rodilla en niños y pacientes jóvenes con una PTR tumoral dotada de vástagos de fijación endomedular largos y un eje central de estabilización entre sus componentes femoral y tibial. La hipótesis de trabajo es la siguiente: La diferente colocación del implante protésico endomedular y la posición de la rodilla, alteran la distribución de tensiones en el conjunto hueso-prótesis. OBJETIVOS DE LA TESIS Para demostrar dicha hipótesis los objetivos son: 1.- Realizar un modelo informático de prótesis total de rodilla con vástagos endomedulares largos dotada de constricción y estudiarla mediante un análisis de elementos finitos. 2.- Localizar las zonas de la prótesis total de rodilla y del hueso receptor donde se acumulan mayores tensiones. 3.- Demostrar que el centrado del vástago protésico en el canal medular modifica la transmisión de esfuerzos en el conjunto articular. 4.- Valorar si el grado de flexión de la rodilla modifica las tensiones sobre el conjunto Hueso-prótesis total de rodilla. 5.- Realizar una valoración clínica en pacientes menores de dieciocho años del comportamiento de las prótesis totales de rodilla tumorales. MATERIAL Y MÉTODOS La metodología utilizada para la realización del estudio puede dividirse en dos partes. La primera, consiste en estudiar el material protésico mediante una simulación informatizada utilizando un programa de elementos finitos, valorando la resistencia y reacciones de la prótesis bajo diferentes situaciones de aplicación de fuerzas que simularán las soportadas en condiciones reales por una prótesis de rodilla de vástagos largos con variación en sus ángulos de implantación. En la segunda parte se realizará un estudio de casos clínicos de prótesis implantadas quirúrgicamente utilizando técnicas de imagen (tomografía computerizada; gammagrafía), y escalas de valoración clínica. ASPECTOS ÉTICOS DEL ESTUDIO. Desde el punto de vista de los aspectos éticos del estudio, en ninguno de los casos existen situaciones que puedan poner en peligro el estudio por razones de ética. En el primer caso, se realiza una simulación informatizada de una prótesis de rodilla. En el segundo caso, todos los pacientes estudiados han dado su consentimiento informado de su cirugía y de los procesos de seguimiento habituales de su patología. Las pruebas diagnósticas de imagen utilizadas son las habituales realizadas para el seguimiento de los pacientes oncológicos por lo que nuestro estudio no precisa pruebas diagnósticas ni costes económicos añadidos a los propios del proceso de tratamiento propio de la patología oncológica. El Estudio ha sido aprobado por el Comité de Ética e Investigación Clínica pertinente. RESULTADOS Estudio experimental Podemos resumir este apartado diciendo que: 1.- Los resultados comparativos del estudio del comportamiento del conjunto prótesis total de rodilla-huesos muestran que las magnitudes máximas de las deformaciones que se producen en todas las piezas, independientemente que se encuentre la prótesis correctamente ubicada o no son similares, aunque varían sus distribuciones. 2.- Al comparar los niveles máximos de tensiones existentes en las diferentes piezas, podemos observar que, en el material plástico y en el fémur (material óseo), dichos niveles son prácticamente idénticos y no se aprecia una variación importante por el hecho de insertar el vástago protésico centrado o inclinado anteriormente en el fémur. 3.- Comparando los resultados de las tensiones obtenidas en la parte metálica de la prótesis, sí que existen aumentos considerables de tensión, al insertar el vástago protésico con una inclinación anterior, soportando el conjunto mayores niveles de tensionales. 4.-De forma similar a lo que sucede en el estudio de la prótesis aislada, existe un aumento global de las tensiones de Von Mises en el conjunto huesos-prótesis al pasar de 0º a 90 º de flexión. Resultados clínicos Se han estudiado un total de 14 pacientes menores de 18 años portadores de artroplastia total de rodilla tumoral. Por sexos existía una distribución porcentual del 50% entre niños y niñas, habiendo estudiado 7 niños y 7 niñas. La edad media de los pacientes en el momento de la presentación de la enfermedad era de 11,5 años. El diagnóstico etiológico que originó el tratamiento médico-quirúrgico fue de osteosarcoma en 12 casos y de Sarcoma de Ewing en 2 casos. El fémur distal se hallaba afectado en 8 casos y la tibia proximal en 6 casos. La gonalgia fue el principal motivo de consulta médico. 13 de los pacientes (92,9%) deambulaban sin utilizar ningún tipo de bastón al año de la intervención. 13 de los pacientes (92,9%) podían subir escaleras sin dificultad. 13 de los pacientes (92,9%) podían deambular una distancia superior a 1500 metros al año de la intervención quirúrgica. Ningún paciente presentaba un arco de movilidad en flexión de la rodilla protésica inferior a 80º. La extensión de la rodilla era completa (0º) en 13 de los pacientes (92,9%). Ninguno de los pacientes estudiados presentó una recidiva tumoral local tras la cirugía CONCLUSIONES 1.- Se ha obtenido un modelo informático de prótesis total de rodilla dotada de constricción, de vástagos endomedulares largos y ha sido estudiado mediante un sistema de análisis por elementos finitos. 2.- Del conjunto de materiales que componen la articulación protésica, aquellos que son más rígidos (materiales metálicos) soportan una mayor tensión, mientras que los más elásticos (materiales plásticos) presentan una mayor variación de deformaciones que alivian los esfuerzos recibidos. 3.- La parte crítica de la estructura hueso-prótesis es la sección en la que finaliza el vástago de la prótesis, ya que en ella se produce una fuerte variación en la rigidez, lo que conlleva un mayor nivel de tensiones. 4.- Las magnitudes máximas de las deformaciones que se producen en todas las piezas, independientemente que se encuentre la prótesis centrada o no, son similares, aunque sus distribuciones varían. 5.- En los materiales plásticos y en el fémur, no se aprecia una variación importante de tensiones por la diferente posición de la prótesis. Sin embargo, en la parte metálica de la prótesis descentrada sí que existen aumentos considerables de tension. 6.- Las tensiones en el conjunto aumentan con el grado de flexión tanto si los vástagos protésicos están centrados como si no lo están. 7.- Los parámetros clínicos de dolor, arco de movilidad de la rodilla, marcha, utilización de escaleras y grado de satisfacción han presentado unos buenos resultados en la mayoría de los casos de artroplastias tumorales de rodilla en pacientes menores de dieciocho años al año de la intervención quirúrgica.
