La fractura de calcáneo representa el 60% de las fracturas de los huesos del tarso y el 2% de todas las fracturas1. Habitualmente, su mecanismo de producción es por caída de altura sobre los talones, siendo una lesión frecuente en accidentes laborales2,3.
El tratamiento de las fracturas de calcáneo sigue siendo objeto de discusión4 y en las fracturas intraarticulares desplazadas no hay un consenso sobre el mejor método de tratamiento, aunque predomina la tendencia conservadora5.
No hay criterios uniformes para su clasificación y tratamiento, encontrando soluciones muy diferentes, más cuanto más compleja y grave es la fractura. Sin olvidar las frecuentes complicaciones que dificultan el tratamiento y ensombrecen el pronóstico.
El dolor residual crónico es la secuela más común tras una fractura talámica conminuta de calcáneo6, si bien de origen variado, puede ser consecuencia de un síndrome compartimental, distrofia simpático refleja, síndrome de la almohadilla plantar, síndrome de los canales tarsiano y peroneo y artrosis subastragalina. Esta última es la responsable de la mayor parte de los malos resultados a largo plazo del tratamiento de fracturas7.
Hay unanimidad en que la restauración anatómica de la articulación subastragalina es difícil8, y aunque se consiga con un abordaje agresivo, en la mayoría de los casos la articulación pierde gran parte de su movilidad o, incluso, queda anquilosada9.
Los problemas de cobertura y la osteítis infecciosa posquirúrgica no son complicaciones raras y condicionan la calidad de vida del paciente e incluso la viabilidad del miembro en algunos casos10.
Cuando la articulación subastragalina es irreparable o está condenada a la anquilosis y degeneración, la artrodesis primaria con reconstrucción de la forma del talón puede ser una opción terapéutica para las fracturas intraarticulares muy ventajosa para el paciente que le evite complicaciones y secuelas.
El objetivo del presente trabajo es diseñar un sistema de osteosíntesis para la reconstrucción-artrodesis de las fracturas intratalámicas desplazadas del calcáneo, evaluando su comportamiento biomecánico e insertándolo en el cadáver como pasos previos a su utilización en clínica.
MATERIAL Y MÉTODO
El sistema Vira® (Biomet, Valencia, España) es un método de reconstrucción-artrodesis de fracturas de calcáneo formado por un clavo con orificios y tornillos de fijación al astrágalo. El clavo cerrojado intenta la estabilización y la reducción de la fractura del calcáneo, al mismo tiempo que fija la articulación subastragalina posterior. De esta forma se puede reconstruir el hueso y, simultáneamente, inmovilizar la articulación subastragalina lesionada.
El clavo no precisa la integridad del hueso donde se inserta y su función es apoyarse y tensar las partes blandas del sistema aquíleo-calcáneo plantar (fig. 1). El implante permite la movilidad y carga precoces del paciente.
Figura 1. Fundamentos biomecánicos del clavo Vira. Éste no precisa de la integridad del hueso en el que se inserta. Su función es apoyarse y tensar las partes blandas del sistema aquíleo-calcáneo plantar.
La instrumentación forma parte fundamental del sistema, ya que está constituida por una guía que restaura la longitud y altura del calcáneo fracturado, situando la tuberosidad mayor en su relación anatómica normal con el astrágalo. Posteriormente, permite la fijación del mismo mediante la introducción del clavo y tornillos.
Definición del implante e instrumentación
El proyecto se ha desarrollado de forma conjunta entre el Centro de Prevención y Rehabilitación FREMAP Majadahonda y Biomet Spain (Valencia, España).
El sistema Vira®, llamado así por su forma de flecha, en su forma definitiva consta de:
Implante, que es el clavo para la tuberosidad mayor del calcáneo atravesado por dos tornillos canulados (tuberotalares) que entrando por el talón se roscan en él y en el cuerpo del astrágalo.
El cuerpo del astrágalo es el hueso esponjoso más denso y resistente del esqueleto y el clavo proporciona solidez y apoyo al calcáneo fracturado permitiendo que los tornillos tuberotalares mantengan la alineación y tensión de partes blandas conseguidas con la instrumentación. De esta forma se consigue recuperar y mantener la relación anatómica entre el astrágalo y el esqueleto del talón fijando y favoreciendo la artrodesis subastragalina.
El clavo es de diámetro y longitud únicas (10 x 38,7 mm), construido en acero inoxidable (AISI 316 LVM), con acabado superficial de arenado fino. Posee aletas laterales que aseguran la rotación y el mantenimiento de la distracción, la reducción de la fractura y facilitan la inserción del implante.
Tiene dos orificios para los tornillos tuberotalares que constan de una zona en la cara distal lisa y otra en la cara proximal con rosca metal-metal. La zona lisa actúa de rampa centradora para que el tornillo rosque con más facilidad. Los orificios tienen una inclinación de 20° en relación al eje del clavo (fig. 2).
Figura 2. Imagen del diseño del implante Vira®.
Los tornillos tuberotalares son canulados con alma de 2,1 mm y doble rosca. Disponible en 7 tamaños que oscilan entre 55-85 mm de longitud. En su extremo poseen una rosca esponjosa de 6,5 mm con entallas de acción autocerrajante que se fija en la esponjosa del astrágalo. La cabeza del tornillo tiene una rosca metal-metal para su fijación al clavo. El tornillo también es de acero inoxidable (AISI 316 LVM grado 2 UTS min, 860-1100 N/mm2) con acabado superficial de arenado fino.
La guía de aplicación Vira® es un aparato complejo para capturar la tuberosidad mayor del calcáneo que suele estar ascendida e impactada en este tipo de lesiones restituir la alineación axial de la tuberosidad, y recuperar la longitud y altura del calcáneo tensando las partes blandas y liberando los canales laterales. Permite la introducción segura del implante, clavo y tornillos tuberotalares. Está constituida por una mordaza con clavos para capturar la tuberosidad mayor del calcáneo, fabricada en fibra de carbono para permitir visión radioscópica; un arco de apoyo regulable para la fijación de la guía a la aguja de referencia en la cabeza del astrágalo que efectúa una distracción frente a la aguja, un sistema de guías de destino para las agujas brocas e implantes del clavo y los tornillos tuberotalares y, finalmente, un mango de manejo (fig. 3).
Figura 3. Guía para la reconstrucción del calcáneo y ostesíntesis con el implante Vira®.
La guía Vira® está fabricada casi totalmente en titanio, a excepción de la mordaza de fibra de carbono y los casquillos y roscas de acero.
Además de la guía se acompañan otros instrumentos complementarios para la inserción del implante, como son las brocas para clavo y tornillos, las agujas guías y el medidor de los tornillos tuberotalares.
Técnica quirúrgica
Los ensayos con prototipos en réplicas de plástico de los huesos de pie y tobillo permitieron definir los pasos de la técnica quirúrgica (fig. 4).
Figura 4. Pasos principales de la técnica quirúrgica: A) posición del paciente; B) abordaje para-aquíleo externo; C) cruentación de la articulación subastragalina; D) aplicación de la guía; E) introducción del clavo, y F) introducción de los tornillos tuberotalares.
Posicionamiento del paciente
Debe ser en decúbito prono con isquemia preventiva. Es conveniente elevar la extremidad lesionada con respecto a la sana para tener una mejor visión radioscópica.
Reducción cerrada
Es recomendable realizar antes de la cirugía maniobras de reducción cerrada de la fractura, según la técnica de Omoto et al11, especialmente en los casos con mayor desplazamiento.
Colocación de la aguja guía en el centro de la cabeza del astrágalo
La aguja guía es la referencia espacial de la instrumentación del clavo Vira®, por lo que resulta fundamental su correcta colocación. Se realiza desde la cara interna del pie, localizando mediante radioscopia el centro de la cabeza del astrágalo. La aguja debe seguir, en el plano frontal paralela a la interlínea articular del tobillo, y en el plano axial perpendicular al eje del pie. No se debe avanzar en la cirugía hasta que se compruebe la correcta colocación de la aguja guía.
Exposición quirúrgica
Se recomienda una incisión paraaquílea externa de unos 3 cm, cuidando de no dañar el nervio sural que discurre por la porción preaquílea del calcáneo. Este abordaje expone la cara superior del calcáneo y la porción posterior de la articulación subastragalina.
Cruentación de la articulación subastragalina
Con una legra eliminaremos todo el cartílago de la faceta subastragalina del astrágalo y los restos condrales de la faceta fracturada del calcáneo.
Posicionamiento de la guía
La guía se apoya inicialmente en la aguja guía situada en la cabeza del astrágalo. Se ajusta la guía a la tuberosidad mayor mediante el tornillo manual situado en el extremo del mango.
Captura de la tuberosidad mayor
Se efectúa un control radiográfico de la posición, ayudado por las agujas guías que simulan la orientación de los tornillos que se introducen por los orificios de los brazos de la guía. Estas agujas definen el paso de los tornillos definitivos. Si no se ajustan adecuadamente en el cuerpo del astrágalo será preciso recolocar la guía.
Ésta permite modificar el eje del calcáneo mediante el tornillo del mango, y también aplicar movimientos de flexo-extensión del mismo movilizando la guía.
Fresado de la tuberosidad mayor
Se fresa el alojamiento del clavo en la tuberosidad mayor con una broca de 10 mm, hasta el tope de la broca. Se debe proteger el tendón de Aquiles adecuadamente.
En algunos casos, la grave conminución de la fractura hace que fresemos sobre hueso fracturado que no representa ningún inconveniente pues el implante no precisa hueso intacto para su fijación. Al retirar la broca debemos mantener su giro para extraer el hueso procedente de la perforación con el fin de utilizarlo posteriormente como injerto para la artrodesis subastragalina. No se debe invertir el giro del motor.
Inserción del clavo
Con el clavo sujeto a la guía se martillea para introducirlo en el túnel óseo previamente labrado. La guía lo dirige hacia la zona inferior de la tuberosidad mayor, donde se inserta la fascia plantar.
El clavo debe introducirse totalmente hasta el tope marcado por el aplicador. Así se obtiene una alineación correcta de los orificios de los tornillos y de la guía.
Inserción de los tornillos de bloqueo
Con las cánulas en posición sobre la guía practicamos una pequeña incisión de 1 cm con el bisturí llegando hasta el hueso. Se pasa la aguja guía y se mide la longitud de los tornillos con el medidor de profundidad. Tras la aguja se pasa la broca canulada de 4,5 mm, para colocar los tornillos.
Inserción de injerto óseo
Una vez colocado el sistema se aplica el hueso extraído de la perforación del clavo. Es importante conseguir un buen relleno de injerto alrededor de los tornillos tuberotalares entre el astrágalo y el calcáneo fracturado para compactar la zona y mejorar la resistencia del montaje. Si hay un hundimiento grave del tálamo se debe rellenar con autoinjerto, aloinjerto o sustituto óseo a elección del cirujano.
Tras la colocación del implante se suturan las heridas y se aplica un vendaje compresivo. No es necesaria la inmovilización del tobillo y el pie, y el sistema permite un apoyo parcial inmediato según criterio del cirujano y tolerancia del paciente.
Indicaciones y contraindicaciones
El sistema Vira® está indicado en las fracturas intraarticulares desplazadas del calcáneo y en las secuelas de las fracturas intraarticulares del calcáneo, como son la artrosis subastragalina, la consolidación viciosa y los síndromes canaliculares, asociado a osteotomía correctora.
Está, por el contrario, contraindicado cuando hay una infección de la zona de implantación, en pacientes con esqueleto inmaduro, en fracturas no articulares del calcáneo o por hipersensibilidad al material del implante.
Además, hay que tener en cuenta las condiciones que aumentan el riesgo de fracaso en pacientes no cooperadores o con desórdenes neurológicos, incapaces de seguir las instrucciones. También en los desórdenes metabólicos que disminuyen la formación o causan pérdida de hueso y son un mal pronóstico para la cicatrización de heridas, úlcera de decúbito, diabetes terminal, deficiencia grave de proteínas y/o malnutrición, se debe ser cuidadoso en su utilización.
Estudio dimensional
Se realizó una evaluación de las dimensiones y tallas de los implantes y de la instrumentación, para lo cual se analizaron radiografías de 30 pacientes consecutivos afectos de fractura unilateral de calcáneo. Se realizaron radiografías laterales de ambos pies, el fracturado y el sano. Mediante referencias graduadas se pudo conocer la magnificación de las radiografías y aplicando la corrección pertinente se registraron el ángulo entre los ejes de astrágalo y calcáneo, la longitud del calcáneo, la longitud del astrágalo, la altura del cuerpo del astrágalo, la altura de la tuberosidad mayor del calcáneo, el ángulo entre el eje de la tuberosidad del calcáneo y el centro del cuerpo del astrágalo y, por último, el ángulo de Böhler12 (fig. 5).
Figura 5. Estudio dimensional: a: ángulo entre los ejes de astrágalo y calcáneo; b-b': longitud del calcáneo; c: longitud del astrágalo; d: altura del cuerpo del astrágalo; e-e': altura de la tuberosidad mayor del calcáneo; f: ángulo entre el eje de la tuberosidad del calcáneo y el centro del cuerpo del astrágalo; g: ángulo de Böhler.
Ensayos biomecánicos
Basándose en los fundamentos biomecánicos y buscando los objetivos planteados se diseñaron implante e instrumentación con el programa de diseño asistido AutoCAD y se generaron prototipos en resina mediante técnica de estereolitografía para su validación mecánica y dimensional. La segunda generación de prototipos se realizó en acero y fueron sometidos a sucesivas modificaciones hasta conseguir su funcionamiento de acuerdo a los objetivos planteados. Simultáneamente se desarrolló la instrumentación, fabricando de forma manual un prototipo de la guía de aplicación, efectuando un total de 9 ensayos de las réplicas de plástico de los huesos del pie.
El implante fue sometido a ensayos de resistencia y fatiga, teniendo en cuenta que el sistema aquíleo-calcáneo-plantar soporta cargas durante la marcha y el despegue de talón que pueden alcanzar, en el adulto de peso medio, hasta 3.500 N. La carga en bipedestación es de 1.200 N, que son aplicados al calcáneo en un vector de compresión axial gracias a las tensiones generadas por el tendón de Aquiles y la fascia plantar. El sistema debe estar dimensionado para soportar estas cargas axiales que coinciden con la dirección de los tornillos tuberotalares.
Aunque el sistema trabaja en compresión, ha sido probado en flexión para conocer su resistencia en condiciones desfavorables que no se dan en la realidad (fig. 6). Los ensayos se realizaron en el Instituto de Biomecánica de Valencia probando sucesivos prototipos.
Figura 6. Disposición instrumental del ensayo de resistencia y fatiga.
El ensayo de resistencia se realizó en una máquina de ensayos universal (Instron®, Reino Unido) con una velocidad de desplazamiento del actuador de 0,09 mm/seg hasta el fracaso del sistema o hasta alcanzar 3.500 N. Los ensayos de fatiga se ejecutaron en una máquina neumática multipuesto con cargas cíclicas de 1.200 y 900 N y una frecuencia de 1 Hz, finalizando el ensayo al alcanzar un millón de ciclos o fracaso.
Prueba de los prototipos en cadáver
Una vez llegado al prototipo definitivo se probaron sobre cadáver, en 4 especímenes de pie y tobillo seccionados por el tercio inferior de la pierna, procedentes de 2 cadáveres (Cátedra de Anatomía, Prof. Rodríguez, Facultad de Medicina de la Universidad Complutense de Madrid).
Los especímenes fueron montados y sujetados en un torno de banco y colocados, como ocurre durante la cirugía, en decúbito prono (fig. 7). Se desarrolló la instrumentación y el implante según el protocolo diseñado para los mismos, observando los problemas y mejoras que pudieran surgir. Con el fin de comprobar el potencial de reconstrucción y reducción de la instrumentación y el implante, en dos especímenes se simuló una fractura de calcáneo resecando una sección de 1 cm de hueso en la articulación subastragalina, independizando la tuberosidad mayor del cuerpo y tuberosidad anterior del calcáneo.
Figura 7. Imagen del ensayo en cadáver.
Figura 8. Imagen radioscópica del implante en un cadáver con fractura simulada.
RESULTADOS
Diseño del sistema para la reconstrucción-artrodesis de las fracturas de calcáneo
Estudio dimensional
El factor de magnificación fue de 1,2 y los resultados obtenidos se presentan en la tabla 1.
Ensayos biomecánicos
Los resultados de los ensayos de resistencia se presentan en la tabla 2, observando un buen comportamiento frente a cargas estáticas soportando hasta 2.400 N. En los ensayos a la fatiga no soportó un millón de ciclos con la carga de 1.200 N y la prueba a 900 N no fracasó.
Prueba de prototipos en cadáver
En las cuatro cirugías realizadas en cadáver se comprobó que los fundamentos biomecánicos del implante eran correctos y no fue preciso modificar ni la instrumentación ni los implantes.
Los problemas registrados fueron de carácter menor y obligaron a modificar dos problemas dimensionales y cuatro problemas mecánicos sin afectar a la resistencia. Por su parte, en la guía encontramos dos problemas dimensionales, cinco problemas mecánicos y tres problemas de resistencia, mientras que en el instrumental encontramos tres problemas dimensionales, cinco mecánicos y tres de resistencia.
Cada incidencia se solucionó de forma individualizada adaptando el diseño y fabricando nuevos prototipos adecuados a las conclusiones de los ensayos. Esto permitió la fabricación de un prototipo definitivo para su uso en clínica.
DISCUSIÓN
El tratamiento quirúrgico moderno de las fracturas busca la reducción de los fragmentos óseos, la congruencia articular y una fijación estable que permita la movilización precoz. En las fracturas de calcáneo los principios de la osteosíntesis son perfectamente aplicables, pero históricamente los resultados son controvertidos4,13-17.
La causa de los malos resultados es debida a la gran dificultad técnica, la morbilidad posquirúrgica y la evolución de los pacientes a largo plazo, no muy diferentes a los del tratamiento funcional. Se ha demostrado que una osteosíntesis imperfecta es peor que un tratamiento funcional5, pues a su ineficacia añade mayor tasa de complicaciones. La lesión temporal o permanente del nervio sural tras la cirugía abierta ocurre en el 50% de los casos6 y la tasa de infección posquirúrgica está entre el 3 y el 5%2,9.
Las fracturas talámicas condicionan, frecuentemente, complicaciones como son el síndrome del túnel del tarso, especialmente de la rama plantar externa y el atrapamiento de los tendones peroneos (dolor submaleolar externo). En el 70% de estas fracturas aparece dolor crónico en la articulación subastragalina posterior que normalmente queda incongruente y genera una artrosis a medio plazo18.
Aunque últimamente la bibliografía apoya los resultados de reducción abierta y fijación interna en las fracturas de calcáneo, también el tratamiento ortopédico tiene muchos defensores. En otros casos se opta por adoptar una filosofía conservadora inicialmente y tratar las secuelas cuando aparecen.
Con este panorama creemos justificado el desarrollo de nuevos sistemas de osteosíntesis que aporten ventajas a los ya establecidos. La cirugía actual evoluciona claramente bajo los principios de la mínima agresión, que compromete al cirujano a mucho más que conseguir una perfecta técnica dejando el recuerdo de una mínima cicatriz. La realización de una técnica quirúrgica a través del mínimo daño posible disminuye el dolor postoperatorio, evita complicaciones, acorta la convalecencia, facilita la rehabilitación y mejora los resultados estéticos y, sobre todo, funcionales. En las fracturas del calcáneo se han realizado históricamente muchos intentos de cirugía de mínima agresión19,20, pero los resultados, hasta el momento, no han sido plenamente satisfactorios, exceptuando las fracturas en lengua.
El concepto del sistema Vira® para la reconstrucción-artrodesis de las fracturas intraarticulares desplazadas del calcáneo considera la articulación subastragalina como irrecuperable, por lo cual su artrodesis de inicio tiene la ventaja de una consolidación más rápida y segura que si se realiza de forma diferida. En nuestra experiencia, también confirmada en la literatura21-23, la artrodesis primaria consolida rápidamente, probablemente ayudada por el ambiente biológico reparador de la fractura reciente.
El desarrollo conceptual del implante Vira® se sustenta en la experiencia con el empleo de agujas y tornillos a través de la articulación subastragalina posterior, descrito por numerosos autores para la reconstrucción-artrodesis de las fracturas de calcáneo22,24. El problema de estos tornillos es que frecuentemente se colapsa la tuberosidad mayor y protuyen por el talón. El clavo Vira® proporciona soporte y solidez a la tuberosidad mayor, aunque ésta se encuentre también fracturada. El efecto del implante es tensar las partes blandas y mantener las relaciones anatómicas del calcáneo frente al cuerpo del astrágalo, referencia donde se anclan los tornillos tuberotalares.
Los ensayos biomecánicos realizados con el implante Vira® no han reproducido sus verdaderas condiciones de trabajo, ya que no es posible hacerlo en el laboratorio debido a la complejidad del sistema calcáneo-aquíleo-plantar. Las condiciones mecánicas reales someten al sistema a unos esfuerzos principales en compresión axial a los tornillos tuberotalares por la resultante de los vectores de cargas del peso corporal y la fascia plantar. En los ensayos hemos sometido al implante a fuerzas de flexión, en lugar de compresión. Los resultados de estos ensayos aseguran que no fallará en condiciones reales una vez implantado y demuestran resistencia suficiente para permitir un apoyo precoz por parte del paciente sin fallos instrumentales.
Los tamaños y tallas definidos por este estudio no han precisado cambios en los ensayos dimensionales en cadáver, y en el paciente se ha adaptado perfectamente a lo requerido.
La guía Vira® es la verdadera responsable de conseguir un sistema de mínima invasividad y reconstrucción anatómica del retropié. A pesar de su aspecto complejo, resulta sencilla de manejar gracias a sus dos únicas vías de regulación y a su peso al estar fabricada en titanio y fibra de carbono. Aunque para su colocación es crucial una correcta captura de la tuberosidad mayor del calcáneo como maniobra inicial, los posteriores pasos de la instrumentación resultan fáciles y reproducibles. Las pruebas en cadáver han sido fundamentales para la puesta a punto de la instrumentación, pues en ellas se han podido detectar los problemas de ajuste y dimensionamiento antes de la utilización clínica. El número de problemas detectado es mayor del habitual en otros diseños instrumentales más convencionales debido a que el sistema Vira® abre un nuevo camino inexplorado en la osteosíntesis y no existen referencias previas que puedan guiar su desarrollo.
AGRADECIMIENTOS
Los autores desean destacar la labor profesional de Luis Lozano como ingeniero por su trabajo en el desarrollo de este diseño. También agradecer a la empresa Biomet Spain por haber compartido y apoyado este proyecto.
Conflicto de intereses. El primer autor (F. López-Oliva Muñoz) mantiene un acuerdo de patentes con la compañía BIOMET, fabricante del sistema vira para fracturas de calcáneo.
Correspondencia:
F. López-Oliva Muñoz.
Centro de Prevención y Rehabilitación FREMAP Majadahonda.
Ctra. Pozuelo n.o 61.
28220 Majadahonda. Madrid.
Correo electrónico: felipe_lopez@fremap.es
Recibido: junio de 2006.
Aceptado: junio de 2006.
