Estudio tridimensional con elementos finitos de la fijación externa e interna en las fracturas de pelvis
Three dimensional study of external fixation and internal fixation using finite elements in hip fractures
SERAL GARCÍA, B.*; SERAL ÍÑIGO, F.; PALANCA, D.; DOBLARÉ, M.**; GARCÍA, J. M., y GRACIA, L.
* Cátedra de Traumatología y Cirugía Ortopédica. Hospital Clínico Universitario. Zaragoza.
** Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Zaragoza.
Correspondencia:
Dra. B. SERAL GARCÍA.
Paseo Constitución, 25, 2.° dcha.
50001 Zaragoza.
Premio SECOT 1998. Rhône-Poulenc-Rorer. Primer premio.
RESUMEN: El estudio de los sistemas de fijación de la pelvis mediante elementos finitos constituye una alternativa frente a los estudios biomecánicos en pelvis de cadáver. Se ha realizado, mediante elementos finitos, un modelo de pelvis, incluyendo los ligamentos, que trata de reproducir las características biomecánicas de este hueso, valorando en dicho modelo la estabilidad que conceden los distintos sistemas de fijación, externos e internos, en fracturas inestables rotacionalmente y en fracturas con inestabilidad asociada rotacional y vertical cuando son sometidas a diferentes fuerzas deformantes fisiológicas. Los resultados obtenidos muestran que en las fracturas en «libro abierto» la estabilidad que concede la fijación externa en crestas ilíacas o en el ecuador de la pelvis frente a cargas verticales es similar y muy superior cuando se utiliza la doble fijación externa. En las fracturas con inestabilidad asociada rotacional y vertical la fijación externa tanto en crestas como en el ecuador no es eficaz frente a cargas verticales. La doble fijación mejora la estabilidad, pero continúa sin ser suficiente. En estas fracturas con inestabilidad asociada la fijación interna del pubis junto con la posterior fijación sacroilíaca con dos tornillos produce una mejor estabilidad que la fijación externa.
PALABRAS CLAVE: Pelvis. Fijación externa. Fijación interna. Elementos finitos.
ABSTRACT: Pelvic fixation systems consisting of finite elements are an alternative to biomechanical studies in cadaver pelvis. A model of the pelvis consisting of finite elements, including ligaments, was created. This model attempts to reproduce the biomechanical characteristics of the pelvis in order to evaluate the stability of different systems of external and internal fixation in rotationally unstable fractures and in fractures with associated rotational and vertical instability exposed to different physiological deformation forces. The results demonstrate in open-book fractures that the stability of external fixation of the iliac crests or the pelvic equator in response to vertical loads is similar and greatly increases when double external fixation is used. In fractures with associated rotational and vertical instability, external fixation of the crests and equator is ineffective for vertical loads. Double fixation improves stability but is still inadequate. In fractures with associated instability, internal fixation of the pubis combined with sacroiliac fixation using two screws provides more stability than external fixation.
KEY WORDS: Pelvis. External fixation. Internal fixation. Finite elements.
Las fracturas de pelvis producidas por un mecanismo de alta energía, como accidentes de tráfico y caídas desde altura, se presentan en el contexto del politraumatizado con lesiones craneoencefálicas, torácicas, viscerales genitourinarias, arteriales, venosas, nerviosas, de partes blandas y otras lesiones óseas que determinan una elevada morbilidad y mortalidad. Pohleman y cols.13 encuentran en la literatura una mortalidad del 8-10% en el conjunto de las fracturas de pelvis, siendo del 25% en las fracturas inestables y del 30-40% en las fracturas abiertas. Esta mortalidad se relaciona con la inestabilidad hemodinámica que produce la pérdida de sangre en los focos de fractura y con los cambios de volumen dado que una diástasis de pubis de 3 cm lo aumenta de 4.000 a 8.000 cc. En un 2,4% de los casos, según Mucha,12 lahemorragia es arterial y precisa arteriografía seguida de embolización. Tile20 en una revisión de 248 casos estudia la morbilidad tardía, significativa en las fracturas inestables que dejan secuelas por dolor generalmente de origen sacroilíaco, callos viciosos con oblicuidad pélvica, dismetrías y alteraciones de la marcha, pseudoartrosis, disfunciones neurológicas y genitourinarias. La gravedad de las fracturas de la pelvis se relaciona con las inestabilidades producidas por el traumatismo ya que los elementos óseos aislados no tienen estabilidad; serán los ligamentos sacroilíacos (anteriores, interóseos y posteriores), sacrotuberosos, sacroespinosos, ileolumbar, lateral lumbosacro y pubianos (superiores, anteriores e inferior o arqueado) los que estabilizan la pelvis.
Según Tile20 la estabilidad pelviana dependerá de la integridad del complejo sacroilíaco posterior, que es capaz de transferir las cargas desde la columna vertebral hasta los miembros inferiores. Los ligamentos sacroilíacos anteriores resisten fuerzas de rotación externa y de cizallamiento. Se cree que el ligamento sacroilíaco posterior es el más fuerte del cuerpo humano. Los ligamentos ileolumbares, uniendo las apófisis trasversas de L5 a las crestas ilíacas, refuerzan el mecanismo de suspensión. El complejo ligamentoso sacroilíaco posterior previene el desplazamiento anterior del sacro con el esqueleto axial sobre la pelvis cuando soporta carga, mientras que permite ligeros movimientos de rotación en las articulaciones sacroilíacas durante la marcha. Junto a los ligamentos sacroilíacos posteriores juegan un papel muy importante los ligamentos sacroespinoso y sacrotuberoso. El ligamento sacroespinoso resiste las fuerzas de rotación externa. El ligamento sacrotuberoso resiste las fuerzas verticales de cizallamiento.
Cuando se seccionan los ligamentos del pubis aplicando fuerzas de rotación externa se provoca una diástasis de pubis inferior a 2,5 cm. Si se seccionan los ligamentos del pubis, los ligamentos sacroespinosos y los ligamentos sacroilíacos anteriores, las fuerzas de rotación externa hacen que la pelvis se abra como un libro, con diástasis de pubis superior a 2,5 cm. Cuando se seccionan además el ligamento sacrotuberoso y el complejo sacroilíaco posterior se produce una inestabilidad vertical y rotacional de la hemipelvis. Siguiendo estos conceptos, Tile20 efectuó una clasificación que posteriormente ha sido modificada transformándose en la clasificación AO,5,20 que valora la topografía, el mecanismo y la inestabilidad. Como calificaciones se pueden añadir: a) lesión principal; b) lesión contralateral, y c) lesión del arco anterior.
En esta clasificación AO el Tipo A es estable, el Tipo B tiene inestabilidad posterior horizontal asociada o no a inestabilidad vertical igual o menor a 1 cm y el Tipo C tendrá inestabilidad posterior horizontal y vertical. Las fracturas de los Tipos B y C precisan un tratamiento mediante fijación externa o interna que consiga una reducción estable, permitiendo evitar los decúbitos prolongados y reanudar la bipedestación y la marcha.
Las técnicas de fijación externa e interna han sido valoradas biomecánicamente en trabajos experimentales realizados en pelvis humanas por diferentes autores.1-4,10,16-19 Gunterberg y Slatis4 evaluaron la fijación externa en diversas fracturas de pelvis con claves de fijación en crestas ilíacas y montaje trapezoidal en compresión, encontrando que este montaje no permite la carga en bipedestación en fracturas bilaterales y en fracturas unilaterales anteriores asociadas a luxación sacroilíaca, fractura vertical de íleon o de sacro. En fracturas oblicuas de íleon o de sacro asociadas a fractura anterior sí que permitiría la carga precoz.
Mears y Fu10 estudiaron un fijador externo que utilizaba fijaciones con transfixión de la pelvis montadas en cuadros posterior y anterior. Este sistema aumentaba la estabilidad, pero era impracticable con el decúbito en cama. Estos autores10 encontraron mayor estabilidad con clavos de fijación de 5 mm de diámetro y montando las barras en triangulación. También propusieron la colocación de varios clavos en crestas ilíacas y la alternativa de colocarlos en el macizo interespinoso entre la espina ilíaca anterosuperior y el techo del cotilo.
Rubash y cols.16 encontraron que las fracturas de pelvis estabilizadas mediante fijación externa sólo alcanzaban el 5% de la rigidez de la pelvis anatómica y fracasaban con cargas inferiores a 300 N, bastantes inferiores a las que se producían durante la marcha. La asociación de fijación externa con fijación interna aumentaba la rigidez de la pelvis hasta el 34% y la resistencia a la carga hasta el 43% de una pelvis anatómica.
Dahners y cols.3 ensayaron un prototipo de fijador con clavos de fijación de 6 mm de diámetro colocados en las crestas ilíacas y en la zona interespinosa unidas por elementos tubulares macizos (dos laterales oblicuos y uno anterior transversal) con los que encontraban de tres a cinco veces mayor resistencia a las fuerzas de cizallamiento en fracturas inestables verticalmente.
Bell y cols.1 efectuaron un estudio comparativo entre los fijadores Orthofix y Pittsburgh en fracturas inestables. Con el fijador Orthofix utilizaron cuatro clavos de 6 mm colocados en el ecuador de la pelvis, y con el fijador triangular de Pittsburg emplearon ocho clavos de 5 mm colocados por pares en crestas ilíacas y en el espacio interespinoso. Se consideró un fracaso del montaje de este fijador cuando se sometió la pelvis a carga y el foco de fractura o la luxación se deplazaban a 1,5 cm. Con ambos fijadores encontraron resultados comparables en cuanto al fracaso bajo carga, aunque con cargas inferiores el Orthofix fue de cuatro a siete veces más rígido.
Para Kellan6 la fijación externa tiene indicación de urgencia para colaborar en la reanimación, disminuyendo el volumen de la pelvis y la hemorragia; como tratamiento provisional que permitiera posteriormente realizar una reducción abierta y una osteosíntesis, y como tratamiento definitivo en las fracturas verticalmente estables, pero rotacionalmente inestables. Burgess2 indica la fijación externa en el control de la hemorragia en la fase inicial del tratamiento; en el tratamiento precoz del politraumatizado para facilitar la buena evolución de un traumatismo pulmonar, disminuir el dolor y poder practicar cuidados de enfermería, y como tratamiento definitivo en ciertas fracturas, permitiendo la bipedestación y la deambulación. En las fracturas en «libro abierto» la fijación externa puede ser definitiva. En las fracturas con inestabilidad vertical la fijación externa será temporal hasta que se efectúe una fijación interna.
Poka y Libby14 encuentran indicación de fijación externa en la fase inicial de la reanimación en los politraumatizados con inestabilidad hemodinámica, tanto en fracturas en «libro abierto» como en fracturas inestables verticalmente. En las fracturas más inestables la fijación externa es provisional, efectuando en un segundo tiempo otras técnicas definitivas. Yang y Iannacone23 también aconsejan la realización inmediata de fijación externa en los pacientes con inestabilidad hemodinámica. En las fracturas Tipo C creen que la fijación externa no será definitiva, debiendo asociarse a tracción continua o fijación posterior.
Simonian y cols.17 efectuaron una simulación biomecánica de las lesiones por compresión anteroposterior de la pelvis estudiando la eficacia de diversas fijaciones internas, llegando a las siguientes conclusiones: 1) la sección de los ligamentos del pubis aumenta la movilidad del pubis, pero no aumenta la movilidad de las articulaciones sacroilíacas; 2) la sección de los ligamentos sacroilíacos anteriores e interóseos aumenta la movilidad sacroilíaca, pero no la movilidad del pubis; 3) la sección de los ligamentos sacrotuberoso y sacroespinoso tiene escaso efecto sobre las articulaciones sacroilíacas y sínfisis pubiana; 4) cuando se seccionan los ligamentos del pubis, sacroilíacos anteriores, sacroespinosos y sacrotuberosos, dejando intactos los sacroilíacos posteriores, los movimientos de la sínfisis del pubis y de las sacroilíacas aumentan significativamente con relación a una pelvis intacta, sin embargo, estos movimientos son pequeños cuando la pelvis es sometida a una carga que represente la bipedestación; 5) la fijación interna de la sínfisis del pubis disminuye su movilidad, pero no modifica la movilidad sacroilíaca; 6) la fijación interna de la articulación sacroilíaca disminuye su movilidad, pero no modifica la movilidad de la sínfisis del pubis, y 7) la fijación sacroilíaca con un tornillo o una placa anterior disminuyen de forma similar su movilidad.
Simonian y cols.18 realizaron un estudio biomecánico sobre fijación interna en fracturas transforaminales de sacro. Los implantes usados fueron uno o dos tornillos totalmente roscados ileosacros insertados desde la parte posterior del ilíaco y anclados en la primera vértebra sacra con o sin asociación de una placa de tensión posterior atornillada en los ilíacos, y dos barras roscadas transilíacas insertadas a través de los tubérculos posteriores. La pelvis fue limitada para poder realizar solamente movimientos de flexión y de extensión, y fue sometida a una carga lumbar representando una situación de bipedestación. Aunque la realización de la lesión aumenta considerablemente, la movilidad, ninguno de los implantes aumentaba la estabilidad cuando se obtuvo una reducción anatómica.
Simonian y Routt19 realizaron un estudio biomecánico sobre la fijación pélvica, estudiando las lesiones anteroposteriores por compresión, las fracturas transforaminales de sacro, la fijación pubiana, las fracturas inestables de las ramas del pubis y las fracturas inestables del ilíaco. Tratan la sínfisis del pubis en osteoporosis con una doble placa paralela, consiguiendo una reducción de la movilidad similar a la anatómica. En las fracturas inestables de las ramas del pubis, unos tornillos retrógrados, que pueden colocarse percutáneos, darían la misma estabilidad que las placas de reconstrucción. En la fracturas inestables del ilíaco observan que la combinación de tornillos intramedulares con placas de reconstrucción aumenta la estabilidad. También hacen un estudio comparativo entre el fijador posterior de Ganz, utilizado como complemento de las medidas de reanimación en urgencia y un fijador anterior compuesto de una barra y un dorso en cada cresta ilíaca. El primero controla mejor la movilidad sacroilíaca y el segundo la movilidad de las ramas pubianas.
Burgess2 recoge el trabajo biomecánico realizado por McBroom y Tile, valorando diversos sistemas de fijación interna y externa. Los modelos utilizados son las fracturas el «libro abierto» y la fracturas inestable Tipo C con sección de los ligamentos del pubis, sacrotuberoso, sacroespinoso y luxación sacroilíaca; consideran fracaso de la fijación cuando bajo carga se produce un desplazamiento del foco de fractura de 1 cm o de 0,5 cm cuando se retira la carga.
En las fracturas relativamente estables en «libro abierto» todos los sistemas de fijación externa (trapezoidal, rectangular, en doble cuadro) estabilizan suficiente la pelvis para permitir la movilización del paciente. Las fracturas inestables Tipo C no pueden ser estabilizadas por ningún sistema aislado de fijación externa. La fijación interna permite en las fracturas inestables reconstruir los arcos anterior y posterior con mayor estabilidad. La doble placa en pubis asociada a fijación posterior consigue la mayor rigidez. En las luxaciones o fracturas-luxaciones sacroilíacas las técnicas de tornillos ileosacros, de placas sacroilíacas anteriores y barras roscadas transilíacas restablecen la estabilidad posterior. De todas ellas el tornillo ileosacro es el más estable biomecánicamente, siendo la barra transilíaca el menos estable. También se puede conseguir una adecuada fijación con una fijación posterior y un fijador externo anterior.
Todos estos estudios biomecánicos han permitido deliminar las indicaciones de los sistemas de fijación externa o interna según la estabilidad de los diversos tipos de fracturas. Matta9 indica la fijación con una placa en las disyunciones de pubis con cuatro o cinco orificios y tornillos de 3,5 mm. En pocas fracturas de las ramas del pubis, sólo si son muy mediales o muy desplazadas, se efectúa osteosíntesis con placa. Moed y Karges11 indican en las fracturas Tipo C la fijación interna posterior con dos tornillos ileosacros. Leighton y Waddell7 en las fracturas tipo Malgaigne con luxación sacroilíaca utilizan osteosíntesis con placa anterior por vía anterior. Routt y Simonian15 indican dos tornillos ileosacros colocados percutáneamente en fracturas del sacro. Matta y Tornetta8 indican fijación interna posterior y anterior en las fracturas inestables. En fracturas rotacionalmente inetables Tornetta y cols.21 encuentran muy buenos resultados con fijación interna del pubis.
Los estudios biomecánicos realizados en pelvis de cadáver han utilizado elementos esqueléticos disecados, en ocasiones osteoporóticos, conservando los ligamentos, pero sacrificando partes blandas, músculos abdominales, pélvicos, paraespinosos y de las extremidades. Por otra parte se han utilizado modelos con distintos puntos de fijación de la pelvis (tuberosidades isquiáticas, fémures o sacro) y distintas zonas de transmisión de las cargas (sacro, acetábulos). Todo ello motiva el que los resultados no sean comparables, aunque tengan un valor importante para conocer la eficacia de los sistemas de fijación externa e interna. En cualquier caso esos resultados sólo pueden ser aplicados con reservas en clínica humana.
Frente a los estudios biomecánicos realizados en pelvis de cadáver hay otra posibilidad de estudiar los sistemas de fijación de la pelvis mediante análisis con elementos finitos (AEF). Los AEF han sido utilizados ampliamente en estudios biomecánicos aplicados a diversos capítulos de Cirugía Ortopédica y Traumatología como artroplastias de cadera, artroplastias de rodilla, fijadores externos, instrumentación de raquis, etc. Sin embargo, no hemos encontrado en la literatura ortopédica ningún trabajo utilizando AEF en el estudio de fijación de las estructuras de pelvis.
En el presente trabajo se proyecta la realización de un modelo de pelvis con inclusión de los ligamentos que reproduzcan las características biomecánicas de la pelvis anatómica. Sobre este modelo se efectuó una valoración biomecánica de la eficacia de los sistemas de fijación externa e interna en fracturas inestables rotacionalmente y en fracturas con inestabilidad vertical asociada a inestabilidad rotacional (horizontal).
Material y Método
A partir de cortes cada 8 mm con TAC de una pelvis se ha efectuado la definición geométrica y el mallado con el programa informático I-DEAS versión 6 (SDRG). Los resultados obtenidos se han enviado al programa de cálculo ABAQUS versión 5.4 de la empresa HKS. El modelo de pelvis está en bipedestación, apoyado en la mitad proximal de los fémures, a los que se les da una flexibilidad de 1,5 mm. Tiene 4.968 nudos o puntos de cálculo y 3.277 elementos hueso. Se colocan puntos de bloqueo en sacro para ante y retroversión, así como en el centro de los acetábulos.
Al hueso se le considera como un material elástico, lineal para la relación carga-desplazamiento, homogéneo e isótropo, con un módulo de elasticidad de 2 * 1010 N/m2 y un coeficiente de Poisson de 0,3 adimensional. Los ligamentos se consideran como cables, con relación longitudinal entre tracción y rotura, a los que se aplica el modelo de grandes desplazamientos. Los modelos de elasticidad han sido de 3,3 * 1010 N/m2 en los ligamentos de la sínfisis del pubis, de 3,5 * 106 N/m2 para los sacrotuberosos, de 3,5 * 106 N/m2 para los sacroespinosos, de 4 * 107 N/m2 para los sacroilíacos anteriores y posteriores y de 3,3 * 108 N/m2 para los sacroilíacos interóseos.
El fijador externo se ha diseñado con dos pares de clavos de 5 mm de diámetro siguiendo la pauta de restricción de desplazamiento de los nudos de los clavos unidos con elementos barra mediante dos barras huecas de 1 cm2 de área. En la fijación interna se utiliza una placa de acero en sínfisis con espesor de 3,5 mm y una anchura de 10 mm para dos tornillos de 5 mm. Placa y tornillos se modelan como elementos barra. En las sacroilíacas se utilizan tornillos transilíacos de acero de 3,5 mm de diámetro interior y de 1,5 mm de espesor modelados como elementos barra.
Las lesiones pélvicas simuladas han sido la fractura en «libro abierto» B1 de Tile (B1 de AO), la de Malgaigne o C1 de Tile (C12 de AO) y la vertical transforaminal de sacro o C13 de AO (sólo en fijación interna). Las fuerzas a las que se somete el modelo son: 1) fuerza vertical de 400 N que actúa en el centro del sacro, y 2) fuerza rotacional de 10 N que se aplica sobre cada hemipelvis en el centro del acetábulo.
Las observaciones efectuadas han sido: 1) valoración del modelo de pelvis: estudiando la acción de una fuerza vertical de 400 N sobre pelvis intacta, sobre pelvis con rotura de los ligamentos de la sínfisis y de los sacroilíacos anteriores, posteriores e interóseos, y sobre pelvis con rotura de los citados anteriormente, los sacroespinosos y sacrotuberosos; 2) valoración de los sistemas de fijación externa: a) en el modelo que simula fracturas inestables rotacionalmente («libro abierto») con fuerza vertical de 400 N, comparando la fijación externa en crestas ilíacas, en el ecuador de la pelvis y con doble fijación; b) en el modelo que simula fracturas inestables rotacionalmente con fuerzas de rotación externa de 10 N en cada acetábulo, comparando la fijación externa en crestas ilíacas, en el ecuador de la pelvis y con doble fijación, y c) en el modelo que simula fracturas inestables vertical y horizontalmente tipo Malgaigne con fuerza vertical de 400 N, comparando la fijación externa en crestas ilíacas, en el ecuador de la pelvis y con doble fijación, y 3) valoración de las técnicas de fijación interna: a) en el modelo que simula fracturas inestables rotacionalmente («libro abierto») con carga vertical de 400 N, cargas en rotación externa de 10 N y placa con dos tornillos en sínfisis; b) en el modelo que simula fracturas inestables vertical y rotacionalmente con carga vertical de 400 N, comparando la asociación de placa con dos tornillos en pubis más uno o dos tornillos ileosacros, y c) en el modelo que simula fracturas inestables transforaminales de sacro con inestabilidad vertical y horizontal con carga de 400 N, comparando la asociación placa con dos tornillos en pubis más uno o dos tornillos ileosacros.
Los resultados se consiguieron midiendo en mm la diástasis del pubis y el desnivel de las crestas ilíacas. Se aplican factores de magnificación de 20 en los Grupos 2a y 3a, de 50 en el Grupo 2b y de 1 en los Grupos 2c, 3b y 3c. También se valoran los mapas de desplazamiento y de tensiones.
La eficacia de las técnicas de fijación externa e interna se basa en la valoración en mm de la diástasis del pubis o del desnivel de las crestas ilíacas con simulación de las fracturas en la pelvis bajo carga del modelo.
Resultados
1. Análisis del desplazamiento en modelo de pelvis intacta y en modelo de pelvis con rotura de los ligamentos:
-- En modelo de pelvis intacta la apertura de la sínfisis fue de 0,06 mm (Fig. 1). Con sección de la sínfisis, manteniéndose intactos el resto de ligamentos, la apertura fue de 1,6 mm. Si se añade la rotura de todos los ligamentos sacroilíacos, la diástasis de la sínfisis fue de 1,6 mm. Y si además se asocia una sección de los ligamentos sacroespinosos y sacrotuberosos la diástasis es de 1,65 mm (Fig. 2).
Figura 1. Vista frontal de la deformada del anillo pélvico con pelvis intacta.
Figura 2. Vista frontal de la deformada con rotura de sínfisis, ligamentos sacroilíacos, sacrotuberosos y sacroespinosos.
2. Análisis de los desplazamientos con fijación externa:
--En el modelo de pelvis con fractura inestable rotacionalmente («libro abierto») con carga vertical de 400 N:
*Con fijación en crestas ilíacas la apertura de la sínfisis fue de 0,35 mm (Fig. 3).
Figura 3. Vista frontal de la pelvis, fractura en «libro abierto», carga vertical en la columna y fijación ilíaca.
*Con fijador en el ecuador la apertura de la sínfisis fue de 0,36 mm.
*Con doble fijación la apertura de la sínfisis es de 0,03 mm o 10 veces menor que las anteriores.
--En el modelo de fractura inestable rotacionalmente («libro abierto») con carga en rotación externa de 10 N a nivel de los acetábulos:
*Con fijación en crestas la apertura de la sínfisis fue de 0,16 mm.
*Con fijación en el ecuador la apertura de la sínfisis fue de 0,08 mm.
*Con doble fijación la apertura de la sínfisis fue de 0,02 mm (Fig. 4).
Figura 4. Desplazamientos en el eje horizontal del anillo pélvico (fractura en «libro abierto»).
-- En el modelo de fractura inestable rotacional y verticalmente con carga de 400 N se obtuvieron los siguientes datos:
*Con fijación en crestas la apertura de la sínfisis fue de 0,35 mm y la diferencia de altura a nivel de las crestas ilíacas de 2,5 mm (Fig. 5).
Figura 5. Desplazamientos en el eje vertical del anillo pélvico (fractura verticalmente inestable).
*Con fijación en el ecuador la apertura de la sínfisis fue de 2,8 mm y la diferencia de altura a nivel de las crestas ilíacas de 2,2 mm (Fig. 6).
Figura 6. Desplazamientos en el eje vertical del anillo pélvico (fractura verticalmente inestable).
*Con doble fijación la apertura de la sínfisis fue de 0,03 mm y la diferencia de altura a nivel de las crestas ilíacas de 0,5 mm.
3. Análisis de los desplazamientos con fijación interna:
--En el modelo de fractura inestable rotacionalmente («libro abierto») con carga vertical de 400 N y de rotación externa de 10 N estabilizada con placa en pubis la apertura de la sínfisis fue de 0,02 mm.
--En el modelo de fractura inestable vertical y rotacionalmente con carga vertical de 400 N:
*Con placa en sínfisis y un tornillo ileosacro la apertura de la sínfisis fue de 0,05 mm y la diferencia de altura a nivel de las crestas ilíacas de 0,01 mm (Fig. 7).
Figura 7. Vista frontal de la deformada de pelvis con fractura Tipo C1, placa en sínfisis y carga vertical en columna.
* Con placa en sínfisis y dos tornillos sacroilíacos la apertura de la sínfisis fue de 0,05 mm y la diferencia de altura a nivel de las crestas ilíacas de 0,01 mm (Fig. 8).
Figura 8. Vista frontal de la deformada de pelvis con fractura Tipo C1, placa en sínfisis y dos tornillos sacroilíacos, carga en columna.
-- En el modelo de fractura inestable vertical y horizontalmente con trayecto transforaminal de sacro y carga vertical de 400 N:
*Con placa en sínfisis y un tornillo ileosacro la apertura de la sínfisis fue de 0,32 mm y el desnivel de las crestas ilíacas de 0,05 mm (Fig. 9).
Figura 9. Desplazamientos en el eje vertical, carga vertical en columna.
* Con placa en sínfisis y dos tornillos ileosacros la apertura de la sínfisis fue de 0,12 mm y el desnivel de las crestas ilíacas de 0,03 mm (Fig. 10).
Figura 10. Desplazamientos en el eje vertical, carga vertical en columna.
Discusión
En el presente modelo se incluyen los ligamentos de la sínfisis púbica, los sacroespinosos, los sacrotuberosos, los sacroilíacos anteriores, interóseos y posteriores, con distinto módulo de elasticidad según sus diversas características anatómicas. Para poder extraer conclusiones de los datos obtenidos con este modelo es preciso contrastar los mismos con los de autores que han utilizado el modelo anatómico. Simonian y cols.17 efectuaron un análisis biomecánico en siete pelvis frescas de cadáver, encontrando carga vertical de 400 N sobre pelvis íntegra una apertura de la sínfisis de 0,031 mm; sobre pelvis con sección de los ligamentos del pubis la diástasis pubiana era de 1,532 mm y no aumentaba aunque se añadiera la sección de los ligamentos sacroilíacos, sacroespinosos y sacrotuberosos. La misma experiencia realizada en el presente modelo nos da valores de 0,06 mm de apertura de la sínfisis del pubis con pelvis íntegra y carga vertical de 400 N, y de 1,6 mm de diástasis pubiana para pelvis con sección de los ligamentos del pubis y la misma carga vertical de 400 N. Tampoco la diástasis del pubis aumentaba con sección añadida de los ligamentos sacroilíacos (diástasis de 1,6 mm) y de los sacroespinosos y sacrotuberosos (1,65 mm). Estos resultados confirman que el presente modelo se aproxima notablemente al modelo anatómico de Simonian y cols.17
En el modelo de fractura inestable rotacionalmente (en «libro abierto») se encontró con carga vertical de 400 N una eficacia similar con la fijación externa en crestas ilíacas que con la colocada en el ecuador de la pelvis. La doble fijación es 10 veces más eficaz. Con las dos primeras persiste una diástasis de pubis superior a la fisiológica, lo que podría contribuir a explicar los desplazamientos secundarios encontrados en ocasiones cuando se retira la fijación externa a los 3 meses. En el modelo de fractura inestable rotacionalmente (en «libro abierto») con cargas en rotación externa de 10 N a nivel de cada acetábulo la fijación en el ecuador de la pelvis es dos veces más eficaz que la fijación en crestas ilíacas. La doble fijación es cuatro veces más eficaz que la fijación en el ecuador y ocho veces que la fijación en crestas ilíacas. En el modelo de fractura inestable rotacional y verticalmente con carga vertical de 400 N no son eficaces ni la fijación en crestas ilíacas ni la fijación en el ecuador de la pelvis. Mayor eficacia tiene la doble fijación, aunque no es suficiente para conseguir estabilizar este tipo de lesiones.
La fijación interna del pubis ofrece una eficacia en las fracturas en «libro abierto» similar a la doble fijación interna. La fijación interna de las fracturas inestables vertical y horizontalmente es 10 veces más eficaz que la doble fijación externa. La inclusión de un segundo tornillo sacroilíaco disminuye la rotación del sacro.
El modelo de este trabajo tiene algunas limitaciones como la ausencia de geometría en las superficies articulares sacroilíacas y en la sínfisis del pubis, la ausencia de músculos, la isotropía ósea, la relación lineal en hueso de carga y desplazamiento y la relación lineal en ligamentos de tensión y rotura. Por otra parte se considera un solo tamaño de pelvis.
En el sistema de fijación externa no se introducen las interfases clavo-hueso, clavo-anclaje ni la elasticidad de los clavos y de las barras de unión.
A pesar de estas simplificaciones, y dada la proximidad de los datos contrastados con los hallados por Simonian y cols.,17-19 creemos justificado llegar a las siguientes conclusiones:
1.a Los estudios con elementos finitos pueden ser aplicados al estudio de la fijación externa e interna de las fracturas de pelvis dada la similitud encontrada con nuestro modelo y los modelos anatómicos.
2.a En la fractura en «libro abierto» la fijación externa en crestas ilíacas y el ecuador de la pelvis ofrecen para cargas verticales resultados similares. La doble fijación externa es muy superior a las anteriores.
3.a En la fractura en «libro abierto» para cargas rotacionales la fijación externa en el ecuador de la pelvis es superior a la fijación en crestas ilíacas. La doble fijación externa es mucho más eficaz que las anteriores.
4.a En las fracturas inestables vertical y rotacionalmente para cargas verticales la fijación externa en crestas ilíacas y en el ecuador no son eficaces. La doble fijación mejora los resultados de las anteriores, pero no es suficiente para estabilizar estas fracturas.
5.a La fijación interna del pubis tiene la misma eficacia en las fracturas en «libro abierto» que la doble fijación externa.
6.a La fijación interna del pubis asociada a la fijación posterior ileosacra con dos tornillos es mucho más eficaz en las fracturas inetables vertical y horizontalmente que la fijación externa.
Bibliografía
1. Bell, AL; Smith, RA; Brown, TD, y Nepola, JV: Comparative study of the Orthofix and Pittsburgh frames for external fixation of unstable pelvic ring fractures. J Orthop Trauma, 2: 138-140, 1988.
2.Brugess, A: External fixation. En: Tile, M (Ed): Fractures of the Pelvis and Acetabulum. Bartimore. Williams-Wilkins, 1995, 135-149.
3. Dahners, LE; Jacons, RR; Jayaraman, G, y Cepulo, AJ: A study of external skeletal fixation system for unstable pelvic fracture.J Trauma, 24: 876-881, 1984.
4.Gunterberg, B; Boldie, I, y Slatis, P: Fixation of pelvic fractures and dislocation: An experimental study on the loading of pelvic fractures and sacroiliac dislocations after external compression fixation. Acta Orthop Scand, 49: 278-286, 1978.
5.Isler, B, y Ganz, R: Classification of pelvic ring injuries. Injury, 27: 3-12, 1996.
6.Kellam, J: The role of external fixation in pelvic disruptions. Clin Orthop, 241: 66-82, 1989.
7.Leighton, RK, y Waddell, JP: Techniques for reduction and posterior fixation through the anterior approach. Clin Orthop, 329: 115-120, 1996.
8.Matta, JM, y Tornetta, P: Internal fixation of unstable pelvic ring injuries. Clin Orthop, 329:120-140, 1996.
9.Matta, JM: Indications for anterior fixation of pelvic fractures. Clin Orthop, 329: 88-96, 1996.
10.Mears, DC, y Fu, FH: Modern concepts of external skeletal fixations of the pelvis. Clin Orthop, 151: 65-72, 1980.
11.Moed, BR, y Karges, DE: Techniques for reduction and fixation of pelvic ring disruptions through the posterior approach. Clin Orthop, 329: 102-114, 1996.
12.Mucha, P: Analysis of pelvic fracture management. J Trauma, 24: 379-386, 1984.
13.Pohleman, T; Bosch, U; Gänssten, A, y Tscherne, H: The Hannover experience in management of pelvic fractures. Clin Orthop, 305: 69-80, 1994.
14.Poka, A, y Libby, EP: Indications and techniques for external fixation of the pelvis. Clin Orthop, 329: 54-59, 1996.
15.Routt, ML, y Simonian, PT: Closed reduction and percutaneous skeletal fixation of sacral fractures. Clin Orthop, 329: 121-128, 1996.
16. Rubash, HE; Brown, TD; Nelson, DD, y Mears, DC: Comparative mechanical performances of some new devices for fixation of unstable pelvic ring fractures. Med Biol Eng, 21: 657-663, 1983.
17.Simonian, PT; Routt, ML; Harrigton, RM; Mayo, KA, y Tencer, AF: Biomechanical simulation of the anteroposterior compression injury of the pelvis; and understanding of instability of fixation. Clin Orthop, 309: 245-256, 1994.
18.Simonian, PT; Routt, CH; Harrington, RM, y Tencer, AF: Internal fixation for the tansforaminal sacral fracture. Clin Orthop, 323: 202-209, 1996.
19.Simonian, PT, y Routt, ML: Biomechanics of pelvic fixation. Orthop Clin North Am, 28: 351-367, 1997.
20.Tile, M (Ed): Fractures of the Pelvis and Acetabulum. Baltimore. Williams-Willkins, 1995.
21.Tornetta, P; Dickson, K, y Matta, JL: Outcome of rotationally unstable pelvic ring injuries treated operatively. Clin Orthop, 329: 147-151, 1996.
22.Tornetta, P, y Matta, JL: Outcome of operatively treated unstable posterior pelvic ring disruptions. Clin Orthop, 329: 186-193, 1996.
23. Yang, AP, y Jannacone, WM: External fixation for pelvic ring disruptions. Orthop Clin North Am, 28: 331-344, 1997.
