En los sistemas de fijación externa monolaterales se producen movimientos relativos entre el clavo y el hueso, generado por los momentos de flexión y el brazo de palanca desde el hueso a la barra del fijador, así como la inestabilidad que produce la fractura y que aumenta durante el apoyo.2,5
El anclaje de un clavo en el hueso depende de su diseño y de las propiedades del hueso,8 sin olvidar el método de inserción y la lesión térmica que puede producir su introducción.14 En el anclaje de los clavos de fijación externa, influyen factores de tipo biológico, tipo y calidad del hueso, y otros mecánicos relacionados con las características del clavo, diámetro y núcleo del tornillo; geometría y forma de la rosca; tipo de material y sistema de introducción.
La infección, también interfiere con la estabilidad del anclaje y se ha relacionado con una técnica inadecuada en la inserción del clavo, siendo la principal complicación asociada a la fijación externa, con una frecuencia entre el 0,5 y 10%.3,11
La microbiota bacteriana de la piel, (Staphylococcus aureus y el Staphylococcus epidermidis), puede colonizar los implantes sin presentar manifestaciones clínicas y las bacterias se adhieren fuertemente a los implantes secretando un exopolisacárido que recubre su superficie, «biofilm», que protege, mejora la nutrición e incrementa la actividad bacteriana.
Por todo esto, se ha intentado mejorar la integración del hueso y el clavo perfeccionando la técnica de inserción, evitando dejar espacios libres por donde puedan penetrar las bacterias, probando diversos tipos de materiales con propiedades antibacterianas, como la plata, que crean un ambiente hostil en la superficie de los clavos y previene la adherencia de las bacterias y evita la formación del «biofilm».
El objetivo de este trabajo es analizar la integración de hueso y el clavo y los microorganismos en dos zonas distintas, en clavos de diferentes materiales (titanio, acero y plata) insertados en hueso cortical y esponjoso de la tibia del cordero.
Material y método
Como modelo experimental se utilizó el cordero de la raza Ovis aries, hembras, con edades comprendidas entre los 5-6 meses y un peso entre los 30-45 k, divididos en 3 grupos de 6 corderos cada uno. Se utilizaron 72 clavos tipo Apex® (Jaquet, Stryker-Howmedica®, Ginebra, Suiza), de 5 mm de diámetro, de tres tipos distintos de materiales (acero inoxidable, titanio y acero inoxidable recubierto de plata).
El cordero fue premedicado con antibiótico: un día antes de la intervención se le administró 1 g iv de cefazolina sódica. El procedimiento quirúrgico se realizó bajo anestesia general. En la cara externa de tibia izquierda se colocaron cuatro clavos manualmente, a través de pequeñas incisiones en la piel. Dos de ellos se introdujeron en la metáfisis, y otros dos en la diáfisis, siendo numerados de proximal a distal.
No se realizó ningún tipo de osteotomía o fractura y se colocó un fijador externo monolateral (Monotubo-Triax®, Jaquet, Stryker-Howmedica, Ginebra, Suiza) para mantener los clavos unidos.
Figura 1. Punta de los clavos Apex® de titanio (1) y de acero (2).
Los corderos permanecieron estabulados individualmente, permitiendo el apoyo inmediato; se limpiaron las heridas, diariamente, con jabón y solución salina. En ningún caso se administraron antibióticos. Los animales fueron sacrificados al mes de la intervención.
Para el análisis microbiológico, se eligieron tres animales de cada grupo y se tomaron muestras con hisopos de la zona de entrada de cada clavo en el hueso, en condiciones de esterilidad. Los hisopos se introdujeron en 5 cc, de solución fisiológica y se agitaron en un Vortex. Se realizó un estudio semicuantitativo mediante cultivo para aerobios en agar sangre, a 35°C y 10% CO2, y para anaerobios en medio de Mc Conkey.
También se estudió la punta de cada clavo, que se cortó con una cizalla estéril, y se introdujo en 5 cc de solución fisiológica y se agitaron en un Vortex. Con la solución obtenida se realizó un estudio cuantitativo de la carga bacteriana en diluciones seriadas. Se consideró infectado un recuento superior a 104 bacterias.1
Para el análisis histológico de la interfaz en los tres tipos de clavos, se estudió en los otros tres animales de cada grupo el contacto de ésta con el clavo. Se extrajeron las piezas de cada animal, incluyendo los clavos y el tejido periférico, y se procesaron mediante la técnica del metilmetacrilato (Technovit 7200 VLC®), después de fijarlas en formaldehído al 4%, y deshidratadas mediante concentraciones de alcoholes de gradación creciente; se sumergieron durante una semana en una mezcla 1:1 de alcohol absoluto y metacrilato puro y 3 semanas en metacrilato puro (Technovit 7200 VLC®), antes de ser polimerizadas.
Se realizaron cortes paralelos al eje longitudinal del clavo, de 1 mm de grosor con una sierra de diamante (Exakt®), incluyendo el clavo, puliendo cada corte hasta alcanzar un grosor de 30 µm. Las preparaciones se tiñeron con Tricrómico de Masson-Goldner.
Se analizaron los cortes con un estereomicroscopio (Wild®), midiendo el porcentaje medio de tejido óseo dispuesto entre las espiras de cada clavo y el porcentaje de hueso en contacto con la superficie del clavo (Fig. 2).
Figura 2. Disposición de los clavos en la tibia. Los clavos 1 y 2 atraviesan hueso esponjoso y los clavos 3 y 4 hueso cortical.
Figura 3. Parámetros histomorfométricos analizados: 1. Porcentaje de hueso en contacto con una espira de la rosca (a-a') y 2. Porcentaje de la superficie ósea por espira (a-a').
Con los resultados histológicos y microbiológicos se aplicó el test de Kruskal-Wallis, para variables de 3 categorías, y la U de Mann-Whitney, para variables de 2 categorías y una regresión multivariable para conocer la dependencia de la cantidad bacteriana con el tipo de material y la posición del clavo.
El estudio estadístico se realizó con el programa SPSS 9.0 para Windows.
Resultados
Los resultados del análisis microbiológico, señalaron el número de bacterias encontradas en las muestras de los hisopos (tabla 1) y en el cultivo de las puntas de los clavos (tabla 2).
Las muestras de los clavos de plata en la entrada del hueso presentaron cuentas bacterianas superiores con respecto a las de titanio y acero (p < 0,02). Por otro lado, los clavos con recubrimiento de plata presentaron el mayor número de bacterias totales, especialmente en las posiciones 1 y 2 (p < 0,038), es decir, en las posiciones metafisarias y en la unión metafisodiafisaria proximal (tabla 1).
Figura 4. Preparaciones histológicas del anclaje de los clavos en hueso esponjoso (Acero, Ti = titanio, Ag = plata) (Tricrómico de Masson, 40x).
Los clavos de plata también mostraron un mayor número de bacterias en la punta que los de titanio (p < 0,001) y que los de acero (p < 0,006) aunque no se encontraron diferencias significativas según su posición; sin embargo, en las posiciones 1 y 2, clavos proximales metafisarios había mayor conteo bacteriano en los clavos de plata, seguidos por los clavos de acero y, en último lugar por los de titanio (tabla 2).
En el análisis histológico e histomorfométrico (tabla 3), se observó que los clavos que presentaban mayor superficie ósea de contacto con el clavo fueron los clavos de titanio (22,58%), seguidos por los de acero (13,46%) y los de plata (9,95%), resultando significativa la diferencia de los clavos de titanio con respecto a los de acero (p < 0,029). No se encontraron diferencias entre los diferentes tipos de clavos y el hueso dispuesto en sus espiras (tabla 4).
Discusión
En la actualidad, la fijación externa es un método ampliamente utilizado, siendo importante conseguir un anclaje sólido y duradero de los clavos con el hueso cortical y esponjoso, para obtener garantía de buenos resultados. El aflojamiento es un problema clínico que puede llevar al fracaso del método de fijación.6,12
El movimiento en la unión clavo-hueso predispone a la infección. Un clavo en hueso esponjoso, produce una rotura de las trabéculas y un movimiento no deseado que establece un espacio mecánico, que puede servir como portal de entrada para los microorganismos que llegan a la punta del clavo.6,13
Se ha modificado el diseño y el tipo de material de los clavos para mejorar la interfaz entre el clavo y el hueso y evitar la contaminación del mismo, pues la mayoría de los clavos son colonizados rápidamente por la microbiota bacteriana propia de la piel que con el tiempo puede progresar a una infección, comprometiendo la estabilidad del método de fijación. Mahan y cols.,11 vieron que el 75% de las puntas de los clavos estaban colonizados, encontrando una correlación entre el aflojamiento y la influencia de los organismos y entre el aflojamiento y la inflamación del punto de entrada del clavo. Checketts y cols.,3 distinguen entre infecciones mayores y menores; las menores son aquellas que una vez tratadas, no impiden que continúe el tratamiento de fijación externa y las mayores, generalmente, incluyen más de un clavo, y no se resuelven hasta que se retira el clavo.
Figura 5. Preparaciones histológicas del anclaje de los clavos en hueso cortical (Acero, Ti = titanio, Ag = plata) (Tricrómico de Masson, 40x).
Osteolisis y reacción perióstica no siempre son sinónimos de infección, por el contrario, una inflamación, con o sin bacterias, puede significar la presencia de clavos flojos y mecánicamente inestables.
Lee y cols.,9 estudiaron los tornillos utilizados en la epifisiolisis de cadera, encontrando un aumento de los problemas tanto en los tornillos de acero como en los de titanio, si bien, también observaron zonas de osteointegración y un contacto directo entre el hueso y el metal en más del 90% de la interfaz. Los clavos recubiertos de hidroxiapatita han sido estudiados por numerosos autores4,10 pero son clavos con un proceso de fabricación caro y el inconveniente de una buena integración que puede producir microfracturas óseas y fuerte dolor en el momento de su extracción.
Collinge y cols.,1 propusieron crear un ambiente hostil para la actividad bacteriana recubriendo de plata la superficie de los clavos y evitar la infección en la unión clavo-hueso. Los resultados de este trabajo, sin embargo, difieren de los obtenidos en sus series, al encontrar un mayor número de bacterias y una menor integración ósea, estadísticamente significativa, en los clavos recubiertos de plata frente a los de acero y titanio, sin hallar diferencias significativas en la posición de los clavos, en el hueso.
