La forma y la arquitectura del hueso es hereditaria, aunque su configuración interna varía con las solicitaciones a las que se ve sometido durante su desarrollo para obtener la máxima resistencia con el menor material. Cada hueso está diseñado para desarrollar sus funciones lo mejor posible, aunque los factores genéticos son los responsables de la forma externa básica y de la organización celular y vascular primaria. Una prueba de ello es la localización constante, en cada hueso, de la posición del agujero nutricio1. Sin embargo, los factores mecánicos2-5 y otros como el sistema nervioso central6, la dieta4, las hormonas7,8, pueden modificar la estructura del tejido óseo.
Es conocido que la masa ósea disminuye con la edad y es una de las causas del aumento de las fracturas en personas de edad avanzada en los países industrializados. Se ha señalado que la mayor incidencia de fracturas en mujeres mayores se debe, entre otros factores, a que éstas tienen menor capacidad para aumentar el diámetro externo de sus huesos con la edad que los hombres9,10. La pérdida de mineral óseo comienza hacia los 30 años de edad, siendo la disminución de hueso cortical, en ambos sexos, entre el 0,3%-0,5% por año a partir de los 40 años de edad, aunque la pérdida de hueso esponjoso comienza unos 10 años antes que la del hueso cortical11.
También hay que tener en cuenta que a partir de la cuarta década disminuye la fuerza muscular, lo que se acompaña de una disminución de la masa muscular12 que puede explicar la disminución de la masa ósea al mermar las solicitaciones que actúan directamente sobre el hueso13-15. Una menor masa muscular beneficia a las personas de más edad, pues el esqueleto puede hacer el efecto de soporte con menos material y requerirá menor gasto energético, pero también tiene el inconveniente de presentar menos resistencia a las solicitaciones mecánicas15.
El objetivo del presente trabajo es estudiar la morfología femoral con tomografía axial computarizada (TAC) para determinar la modificación de sus dimensiones con la edad y el sexo.
MATERIAL Y MÉTODO
Se realizó una TAC (Siemens Somaton Plus 4, Siemens, Erlangen, Alemania) del fémur en 169 personas (80 hombres y 89 mujeres) que no padecían alteraciones del sistema musculoesquelético. Se cubrió toda la longitud del fémur, incluyendo las articulaciones de la cadera y de la rodilla. La espiral se obtuvo con un grosor de corte de 10 mm y un avance de mesa con rotación de la corona de detectores de 10 mm, correspondiendo a un pitch de 1. Se empleó un tiempo de rotación de un segundo, con parámetros de 140 kV y 94 mA. Las imágenes se reconstruyeron con un incremento de 10 mm y un algoritmo AB70 para tejidos sólidos de alta resolución. Para una adecuada valoración de las imágenes obtenidas se utilizó una ventana con un centro de 300 unidades Hounsfield (UH) y una amplitud de 1.400 UH, lo que puso de manifiesto las estructuras óseas (ventana ósea).
Se midió el fémur derecho en todas las personas en decúbito supino y sobre el topograma se calculó la longitud del fémur, desde el punto más proximal del trocánter mayor al punto más distal del cóndilo femoral externo. Se midieron, de proximal a distal, las secciones transversales correspondientes al 10%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50% y 75% de la longitud total del fémur. Se analizó más detalladamente la porción proximal del fémur por el interés para el diseño e implantación de prótesis de cadera (fig. 1).
Figura 1. Esquema de las secciones medidas en el fémur correspondientes a los diferentes porcentajes de la longitud del hueso.
Los varones y mujeres estudiadas se dividieron en tres grupos, según la edad:
1) Grupo I: hasta 35 años de edad.
2) Grupo II: de 36 a 55 años de edad.
3) Grupo III: mayores de 56 años de edad.
La edad media del grupo I fue en las mujeres y en los varones muy semejante (21 años). En el grupo II la edad media de las mujeres fue de 46 años, y de los varones 48 años. En el grupo III la edad media de las mujeres fue de 67 años y 68 años en los varones.
Los parámetros estudiados en cada una de las secciones fueron (figs. 2 y 3):
Figura 2. El índice de circularidad (externo o del canal medular) de una sección es la relación entre sus diámetros menor y mayor. Cuanto más próximo a 1, los diámetros serán más parecidos y por tanto más circular el contorno de la sección. DM: diámetro mayor; Dm: diámetro menor.
Figura 3. Sección femoral. Medición de los diámetros. DEMa: diámetro externo mayor; DIMa = diámetro interno o del canal medular mayor; DEMe: diámetro externo menor; DIMe: diámetro interno o del canal medular menor. En gris la superficie cortical y en blanco la superficie del canal medular en una sección.
1) Diámetro mayor del canal medular (mm); 2) diámetro mayor externo (mm); 3) diámetro menor del canal medular (mm); 4) diámetro menor externo (mm); 5) anchura de corticales (diámetro mayor externo - diámetro mayor interno) (mm); 6) diámetro menor interno/diámetro mayor interno, o índice de circularidad del canal medular; 7) área medular (mm2); y 8) área cortical (mm2).
Se efectuó un estudio estadístico descriptivo de cada uno de los parámetros, comparando cada uno de ellos, entre los diferentes grupos de edades y en ambos sexos mediante la prueba de la «t» de Student.
RESULTADOS
En el diámetro mayor externo se obtuvieron diferencias entre los varones y las mujeres en la primera porción del fémur (10%) sin encontrar diferencias entre los grupos de edad. Los valores fueron semejantes entre el 20% y el 50% y superiores en el 75%, siendo siempre mayores en los varones. Con el diámetro mayor interno o del canal medular se encontraron diferencias entre los varones y las mujeres en la sección más proximal, correspondiente al 10% de la longitud del fémur. No se vieron diferencias entre los grupos de edad. Los valores del resto de las secciones siguieron el mismo comportamiento en varones y mujeres, en todos los grupos de edad, descendiendo progresivamente hasta la sección correspondiente al 40% de la longitud del fémur y aumentando en la sección del 75% de la longitud femoral (figs. 4 y 5).
Figura 4. Diámetros mayores, externo e interno, del fémur en varones de diferentes grupos de edad; mm: milímetros; G: grupo.
Figura 5. Diámetros mayores, externo e interno, del fémur en mujeres de diferentes grupos de edad; mm: milímetros; G: grupo.
El comportamiento del diámetro menor del canal medular fue muy semejante al parámetro anterior, mientras que el diámetro menor externo presentó unos resultados ligeramente mayores en los varones y mostró mucha variabilidad entre los grupos de edad, especialmente en la sección del 50% de la longitud del hueso (figs. 6 y 7).
Figura 6. Diámetros menores, externo e interno, del fémur en varones de diferentes grupos de edad; mm: milímetros; G: grupo.
Figura 7. Diámetros menores, externo e interno, del fémur en mujeres de diferentes grupos de edad; mm: milímetros; G: grupo.
La anchura de las corticales en la sección más proximal (10%) y más distal (75%) de la longitud del fémur fueron muy parecidas en varones y mujeres. En ambos sexos y en todos los grupos de edad aumentaron progresivamente entre la sección correspondiente al 10% hasta el 40% de la longitud femoral, siendo todos los valores mayores en los varones (fig. 8). En la zona de mayor del grosor cortical se encontró una ligera disminución no significativa en los grupos de más edad.
Figura 8. Anchura de la cortical femoral, en varones y mujeres, de diferentes grupos de edad; mm: milímetros; G: grupo.
Las mujeres jóvenes presentaron un índice de circularidad muy parecido en todas las secciones de la longitud femoral. En el resto de los grupos, en ambos sexos, se observó un comportamiento muy semejante, con ligero aumento del índice de circularidad entre el 25% y el 50% de la longitud femoral (fig. 9).
Figura 9. Índice de circularidad medular, en varones y mujeres, de diferentes grupos de edad; G: grupo.
El área femoral o superficie ósea externa no mostró diferencias entre las edades y los sexos. Fue mayor, sin embargo, en los varones, especialmente en la sección más proximal, la del 10% de la longitud femoral, luego descendió, en ambos sexos, siendo muy similar en el resto de las secciones. En ambos sexos y en todos los grupos de edad fue menor en la sección de la mitad de la diáfisis (fig. 10).
Figura 10. Área femoral total, en varones y mujeres, de diferentes grupos de edad; mm2: milímetros cuadrados; G: grupo.
El área cortical fue superior en los hombres con valores muy semejantes en todas las secciones. El grupo de mujeres de mayor edad presentaron resultados ligeramente inferiores, pero no significativos. Los valores fueron semejantes en las secciones del 25% y el 50% de la longitud del fémur para disminuir en la sección correspondiente al 75% de la longitud femoral (fig. 11).
Figura 11. Área cortical femoral, en varones y mujeres, de diferentes grupos de edad; mm2: milímetros cuadrados; G: grupo.
El área de las secciones del canal medular siguieron el mismo comportamiento que el parámetro anterior. Fue mayor en los varones, especialmente en las secciones del 10% y del 20% de la longitud femoral. En el resto de las secciones los valores fueron muy semejantes. El área fue mayor en la sección del 10%, descendiendo en la correspondiente al 20% y estabilizándose a partir del 30% de la longitud del fémur para aumentar de nuevo en la sección metafisaria distal correspondiente al 75% de la longitud total del fémur (fig. 12).
Figura 12. Área medular femoral, en varones y mujeres, de diferentes grupos de edad; mm2: milímetros cuadrados; G: grupo.
DISCUSION
La TAC se ha utilizado para el estudio morfológico de los huesos en pacientes, y también sobre huesos de cadáver o esqueletos arqueológicos16-20. Sumner et al21 determinaron los errores en las mediciones con TAC, viendo que la grasa medular no afecta a las mediciones medulares. Por su parte, Woolson et al20 demostraron que, en hueso de cadáver, las dimensiones externas de un hueso eran 3 mm mayores en la TAC, mientras que las mediciones en el canal medular eran menores que en la realidad. Rubin et al22 en 32 fémures de cadáver compararon las mediciones obtenidas con radiografías y la TAC. La diferencia media de los valores entre la radiografía y la realidad fue de 2,5 mm mientras que la TAC era mucho más precisa, 0,8 mm. Los mayores errores de la TAC se obtienen cuando el grosor del hueso es inferior a 1,5 mm22,23.
A cualquier edad las mujeres tienen huesos más pequeños y con menor área cortical que los varones15 y la raza negra tiene huesos mayores que la blanca, aunque el grosor cortical es muy parecido en ambos sexos y razas24. Seeman24 concluye que las dimensiones de los huesos son mayores en los hombres jóvenes que en las mujeres, pero también la carga que deben soportar es mayor aunque la tensión es parecida en ambos sexos.
En nuestro estudio hemos visto que los parámetros obtenidos en los varones son mayores que en las mujeres. El área cortical es mayor en el varón en todas las secciones, siendo el parámetro que ha presentado mayores diferencias entre ambos sexos mientras que el área de las secciones del canal medular es muy semejante entre varones y mujeres de todos los grupos de edad.
No hemos observado cambios en la morfología del fémur con la edad. Con la edad disminuye la actividad sin cambiar la forma ni el tamaño de los huesos que influye sobre la densidad del material, pero no sobre su morfología, aunque hay zonas del fémur, como el cuello anatómico, donde se han señalado diferencias con la edad25. Hay una disminución fisiológica de la densidad con la edad que en el hombre parece consecuencia de la disminución de la formación de hueso mientras que en la mujer, después de la menopausia, resulta de un aumento de la reabsorción ósea26.
Ruff y Hayes27, en una colección de esqueletos arqueológicos observaron un aumento general del área subperióstica total en los hombres con un aumento no significativo en las mujeres, mientras que el área medular crecía con la edad en ambos sexos. Seeman24 sostiene que el tamaño de los huesos aumenta por la aposición perióstica, mayor en los varones que en las mujeres, que compensa la pérdida de hueso en la superficie endostal que es también mayor en el varón que en la mujer, por lo que la pérdida neta de hueso es menor en los hombres que en las mujeres.
En nuestro estudio, como también señalaron otros autores28, el aumento del diámetro externo es tan pequeño que no se puede medir y rompe con el esquema clásico de un hueso cuyas secciones disminuyen de grosor con la edad. Hemos visto cómo la forma del fémur permanece inalterable, y lo que varía con la edad es la cantidad de mineral óseo que contiene.
La forma de un hueso es en la mayoría de los casos una necesidad mecánica para soportar unas solicitaciones específicas para las que está diseñado y presenta mayores dimensiones allí donde es más necesaria la cantidad de tejido óseo. La morfología ósea no se altera con la edad. Antes que modificar su forma aumenta o disminuye la densidad ósea para adaptarse según sus necesidades mecánicas. No podemos olvidar que la rigidez de un objeto está en función del módulo de elasticidad del material y de su geometría, y la rigidez axial del fémur es producto de su módulo de elasticidad y de la geometría de sus secciones transversales29.
