Factores anatómicos y biomecánicos de la fractura vertebral osteoporótica y la aparición de las fracturas en cascada | Revista Española de Cirugía Ortopédica y Traumatología

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Su aparición se asocia a dolor, discapacidad, deformidad, reducción de la calidad de vida y aumento de la mortalidad. Y el deterioro en la calidad de vida se acentúa más a medida que el paciente sufre un creciente número de estas fracturas<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0260">1,2</a>.El diseño estructural está dictado por la forma, tamaño y organización del cuerpo vertebral. El detrimento de las propiedades del hueso trabecular por sí solo no puede explicar completamente la diferencia en la tasa de prevalencia de fracturas vertebrales entre individuos con una densidad mineral ósea (DMO) comparable. La DMO, la pérdida ósea, principios biomecánicos relevantes como la geometría ósea, las propiedades mecánicas, la transmisión de la carga, e incluso las características neuromusculares del tronco, todas ellas podrían actuar sobre la capacidad de un cuerpo vertebral para soportar cargas fisiológicas, sin embargo, su deterioro puede contribuir a la aparición de una fractura o deformidad vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0270">3</a>.El objetivo de esta revisión es resaltar los factores biomecánicos identificados en la literatura que pueden influir en el riesgo de sufrir una fractura vertebral osteoporótica.Anatomía funcional de la vértebraLa forma de una vértebra está específicamente diseñada para soportar la carga axial. La orientación y la estructura del cuerpo vertebral aseguran que, en circunstancias normales, la carga de compresión se transfiera a través del cuerpo vertebral, que aumenta cráneo-caudalmente a medida que aumenta el porcentaje de peso corporal<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0275">4,5</a>. Por lo que su diseño proporciona los requisitos adecuados para una transferencia de carga óptima garantizando la máxima resistencia con un peso mínimo<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0285">6</a>.La transmisión de la carga de compresión axial entre el cuerpo vertebral y el disco se realiza a través de los platillos vertebrales. Los platillos presentan una microestructura especializada porosa más parecida a trabéculas condensadas que al hueso cortical compacto<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0290">7</a> y funcionan como vía de nutrientes entre el disco y el cuerpo vertebral. El grosor de los platillos vertebrales oscila entre 0,4 a 0,8mm según el nivel de la columna, siendo más delgados en el centro que en la periferia y en ciertos niveles de la columna, los platillos inferiores son más gruesos que los superiores<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0295">8</a>. Los platillos vertebrales sufren comúnmente el efecto de las fracturas osteoporóticas y se cree que son el «eslabón débil» de la columna lumbar<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0300">9</a>.La capa cortical está ubicada en la periferia del cuerpo y rodea el hueso trabecular. Presenta un mayor grosor en la periferia, cerca de los platillos vertebrales, y es más delgada en la región central. Aunque la capa cortical tiene únicamente de 0,25-0,4mm de espesor y constituye solo entre el 10-20% de la cantidad total de tejido óseo en el cuerpo vertebral (el cuerpo vertebral tiene una proporción de volumen hueso trabecular/hueso cortical de 95/5), absorbe hasta un 75% de la carga axial de compresión<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0305">10</a>.El hueso trabecular se encuentra en el interior del cuerpo vertebral. El hueso trabecular vertebral tiene una arquitectura altamente porosa (> 80% de porosidad) que proporciona una red espacial única para recibir y distribuir cargas de manera efectiva<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0310">11</a>. El diseño de la red trabecular permite la distribución eficiente de fuerzas de compresión. Esta eficiencia existe a través de la orientación tridimensional de la microarquitectura interna con trabéculas horizontales (como placas o vigas) y trabéculas verticales (como tubos o puntales). Las trabéculas orientadas verticalmente atenúan las fuerzas axiales, mientras que las horizontales atenúan las tensiones de tracción transferidas desde el disco intervertebral.La resistencia del hueso trabecular es en parte atribuible a su gran relación superficie/volumen. Esta proporción es aproximadamente cuatro veces mayor que la observada en el hueso cortical. La microarquitectura trabecular se caracteriza mediante la fracción de volumen óseo (volumen de tejido óseo/volumen total) y otros parámetros de microarquitectura (p. ej., el espesor trabecular, el número de trabéculas, la separación trabecular, el índice del modelo estructural, densidad de conectividad y grado de anisotropía) que se refieren a la estructura, interconexión y organización espacial de las trabéculas. El deterioro de la microarquitectura trabecular asociado al envejecimiento o la osteoporosis provoca debilidad vertebral y un incremento del riesgo de fracturas.Morfología de la fractura vertebral osteoporóticaDe acuerdo con la evaluación sencilla de la fractura vertebral mediante radiografía convencional utilizando criterios semicuantitativos, las fracturas vertebrales osteoporóticas por compresión se pueden clasificar según la morfología de su deformidad en fractura acuñamiento anterior, fractura bicóncava y fractura aplastamiento<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0315">12</a>. La fractura acuñamiento es el tipo más común de fractura vertebral.Las trabéculas del cuerpo vertebral tienden a ser más densas en la zona posterior del cuerpo vertebral en comparación con la anterior. Asimismo, las trabéculas son más densas en la mitad inferior comparada con la mitad superior, posiblemente porque están reforzados por las arcadas trabeculares procedentes de los pedículos. En las vértebras osteoporóticas, la capacidad de carga del cuerpo vertebral se transforma, ya que pierde hueso más rápido de las trabéculas que de la cortical. La típica fractura vertebral osteoporótica conduce a una pérdida de altura en el cuerpo vertebral anterior, a menudo dejando la pared vertebral posterior intacta, adoptando entonces la vértebra esa típica morfología en cuña anterior.Biomecánica de las fracturas vertebralesMientras que las fracturas de cadera son atribuibles a una caída en aproximadamente el 90% de todos los casos, muchas fracturas vertebrales osteoporóticas se producen debido a condiciones de carga no traumáticas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0320">13</a>. La naturaleza no traumática de las fracturas vertebrales osteoporóticas dificulta su diagnóstico porque van precedidas silenciosamente del deterioro de la microestructura y el fallo del tejido óseo.Las fracturas vertebrales osteoporóticas son eventos mecánicos que ocurren cuando la carga aplicada excede la capacidad del cuerpo vertebral para soportar la carga. Por tanto, los factores de riesgo relevantes para la aparición de la fractura pueden definirse según la carga aplicada a la resistencia del hueso vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0325">14</a>. Con base en este simple concepto biomecánico, la fuerza que se espera para que una estructura resista, es la determinada mediante la relación entre la resistencia de la estructura y las cargas que debe soportar (Φ=carga/resistencia). Cuando esta relación (Φ) se acerca a 1, la estructura corre el riesgo de fallar. Se puede utilizar un concepto similar para explicar la fractura por fragilidad de los huesos, definiendo la relación entre las cargas aplicadas al hueso y su resistencia como «factor de riesgo». Si el factor de riesgo es> 1, entonces es de esperar la aparición de fracturas; si el factor de riesgo es <1, entonces se espera que el cuerpo vertebral resista. Por lo tanto, la aparición de una fractura vertebral depende de las cargas mecánicas que actúan sobre el cuerpo vertebral y lo que es más relevante, de la resistencia vertebral determinada por su geometría, microarquitectura, propiedades del tejido óseo, etc.Con el envejecimiento y la osteoporosis se van a producir cambios sustanciales en las vértebras. La disminución de la fuerza vertebral se debe principalmente a la pérdida de densidad ósea y al deterioro de la microarquitectura ósea con la edad. A partir de la cuarta década de la vida, los hombres mayores pueden perder hasta el 30% y las mujeres de edad avanzada hasta el 50% de la densidad ósea. Entre los 25 y los 75 años, la fuerza promedio necesaria para producir una fractura por compresión disminuye de aproximadamente 8.000 a 2.000N en las vértebras de la columna toracolumbar. Llegando a ser aproximadamente de 500N en vértebras torácicas de cadáveres de individuos de edad avanzada<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0330">15</a>.Si bien la edad es responsable en gran medida de la variación en la resistencia ósea, los distintos individuos pueden mostrar huesos mucho más fuertes o débiles de lo que se podría predecir solo por su edad. De manera similar, la DMO puede explicar algunas de las variaciones en la resistencia ósea, pero no todas. A una DMO determinada, los valores de resistencia medidos para diferentes individuos pueden ser mayores o menores que el valor esperado. Por lo tanto, las medidas de DMO no van a reflejar ni explicar completamente la resistencia ósea a las fracturas debido a las diferencias observadas en las tasas de prevalencia de fracturas entre individuos con DMO comparable.La disminución de la resistencia estructural no es solo el resultado de una densidad ósea reducida, sino que también se debe a cambios en la arquitectura ósea, la remodelación ósea y la tasa de reparación, lo que resulta una acumulación de daño ante una carga cíclica continua. El aumento de la fragilidad ósea se debe a la sustitución de las estructuras trabeculares normales por espículas más delgadas y abiertas. La apariencia más porosa del hueso esponjoso es el resultado de la reducción en la microarquitectura ósea de los puntales entrecruzados horizontales, lo que reduce aún más la resistencia al pandeo o arqueamiento de las trabéculas orientadas verticalmente al verse sometidas a fuerzas de compresión axial<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0285">6</a>.Para calcular el riesgo de aparición de una fractura vertebral osteoporótica es necesario estimar con precisión la carga que soporta la columna durante las diversas actividades de la vida diaria. Mokhtarzadeh et al. han estudiado la relación carga-resistencia (RCR) de la columna para una gran cantidad de actividades en un grupo de 250 individuos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0335">16</a>. La RCR es un concepto biomecánico para evaluar el riesgo de fractura comparando la fuerza o carga, aplicada con la resistencia del hueso, donde una RCR más alta indica un mayor riesgo de fractura. Determinaron que la actividad con el RCR más alto varía según el nivel de la columna, pudiendo identificar tres regiones espinales distintas según la actividad que produjo la RCR máxima: flexión lateral con un peso en una mano (en la columna torácica superior), sostener pesas con los codos flexionados (torácica inferior) y flexión anterior con peso (lumbar).Myers et al.<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0280">5</a> emplearon valores medios de modelos toracolumbares para una cohorte de 120 mujeres mayores de 65 años (media de 65kg de peso y 1,59 m de altura) para estimar las fuerzas sobre las vértebras durante actividades normales de la vida diaria. Las fuerzas estimadas a la columna en D8, D11 y L2 durante diversas actividades oscilaron entre aproximadamente 400 y 2.100N para el hábito corporal típico de una mujer mayor de 65 años. En general, es difícil cuantificar las fuerzas que actúan sobre la columna en un momento dado, ya que estas fuerzas no se pueden medir directamente. Si no que estas fuerzas generalmente se miden indirectamente cuantificando la presión intradiscal o mediante modelos biomecánicos. En este sentido, el análisis por elementos finitos basado en una tomografía computarizada (TC) (resolución de aproximadamente 1mm) de la columna vertebral humana puede predecir nuevas fracturas vertebrales tanto en mujeres como en hombres<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0340">17,18</a> incluso mejor que lo que puede hacer la densitometría o la DMO cuantitativa medida por TC.Efectos de la flexión y compresión sobre el riesgo de fractura vertebralLas cargas a compresión axial y las de flexión son las condiciones de carga comunes que nuestros cuerpos vertebrales experimentan durante la vida diaria. A pesar de la alta prevalencia de las fracturas por acuñamiento vertebral en la población, la mecánica de estas fracturas no está del todo bien comprendida. Claramente, la morfología de las fracturas en cuña, en las que la cara anterior se acorta en el orden de un 15% más que el lado posterior, sugiere un papel importante de la flexión espinal. La flexión del segmento móvil aumenta la tensión de carga dentro del cuerpo vertebral anterior, incluida la cortical y el hueso trabecular. Experimentos mediante transductores de presión han medido una mayor presión en la mitad anterior del disco intervertebral cuando el segmento disco-vértebra-disco se carga en flexión<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0350">19</a>. Sin embargo, aún no está claro si este aumento de la presión del disco anterior inducido por la flexión aumentaría las tensiones del tejido dentro de la microestructura cortical y trabecular subyacente. Esto se debe a la dificultad técnica de medir dichas tensiones in vivo. Ante este problema, el modelo con elementos finitos basado en imágenes de microtomografía computarizada (micro-TC) de alta resolución resulta muy adecuado para abordar esta dificultad.Para comprender mejor la etiología de las fracturas por acuñamiento, se han realizado estudios<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0355">20</a> para investigar la distribución del tejido de alto riesgo dentro del cuerpo vertebral humano tanto en condiciones de carga en flexión como de carga de compresión axial uniforme. Yang H et al.<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0355">20</a> diseñaron un modelo por elementos finitos de 22 cuerpos vertebrales humanos con disco flexible (módulo elástico de 8MPa) para el estudio de la flexión y compresión axial. El modelo utilizado era elástico lineal. Los resultados demostraron que la flexión aumentaba la carga de compresión en la mitad anterior del disco intervertebral. La distribución espacial del tejido óseo vertebral subyacente que demostraba un mayor riesgo de fallo se desplazó solo ligeramente hacia la cara anterior del cuerpo vertebral, identificado como el 10% del tejido óseo altamente estresado en el modelo vertebral. A pesar de todo, con la flexión, los tejidos óseos de alto riesgo se ubicaron principalmente dentro de las regiones centrales del hueso trabecular y los platillos. Estos resultados sugieren que la carga en flexión no cambia apreciablemente la distribución espacial de la tensión dentro del cuerpo vertebral en presencia de un disco sano y flexible adyacente al cuerpo vertebral. La distribución de la carga sobre tejido óseo vertebral, o al menos la distribución de los tejidos óseos más sometidos a tensión, es insensible a la compresión axial versus la carga de flexión. Esta insensibilidad podría explicarse mediante un modelo simple, en el que platillo vertebral y el disco juntos se comportan como una viga flexible que descansa sobre un cimiento elástico de hueso trabecular. Por lo tanto, las tensiones máximas en el hueso trabecular ocurren debajo del centro de la carga aplicada. Para una compresión axial uniforme, el centro de la carga aplicada se encuentra en la región central de la vértebra, mientras que en flexión la carga actúa en un punto ligeramente anterior al centro del cuerpo vertebral.En un segundo tiempo, los mismos autores reemplazaron el disco flexible por una capa rígida de polimetilmetacrilato (PMMA) (módulo elástico=2.500MPa) para imitar un caso experimental cadavérico, con un disco degenerado. Cuando el disco flexible se reemplazó por PMMA, el desplazamiento anterior del tejido óseo vertebral subyacente de alto riesgo fue mucho más apreciable. El PMMA y el platillo juntos se comportan como una viga rígida sobre un cimiento elástico del hueso trabecular, por lo que en flexión las tensiones máximas de carga se trasladan hacia una zona más anterior de la vértebra. En aquellos pacientes que se someten a reemplazo de disco artificial, cirugía de fusión o discoplastia, el espacio discal se llena con un material rígido y los cuerpos vertebrales adyacentes pueden tener un mayor riesgo de fractura por acuñamiento incluso con un grado moderado de flexión.Resistencia del cuerpo vertebralLa variación en la resistencia a la compresión vertebral está determinada principalmente por el tamaño vertebral (y por tanto por la masa ósea) y la densidad ósea. Sin embargo, estudios de laboratorio demuestran que la DMO es capaz de explicar únicamente del 50% al 70% de la variabilidad en la resistencia a la compresión vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0360">21</a>. Otras propiedades como la microarquitectura, las características del colágeno, la acumulación de microdaños, la mineralización, el número y la viabilidad de osteofitos también pueden desempeñar un papel importante, aunque su contribución relativa a la resistencia vertebral total sigue estando mal definida. Mientras que varios estudios han demostrado un papel importante de la microarquitectura en la determinación del comportamiento mecánico de muestras aisladas de hueso trabecular, la contribución de la microarquitectura del hueso trabecular y cortical a la resistencia vertebral completa no se comprende bien y es difícil de aislarla debido a la influencia dominante del tamaño, la forma vertebral y masa ósea.Debido a la morfología trabecular vertebral, generalmente las vértebras son menos densas en la parte anterior y superior y más densas en la parte posterior e inferior<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0365">22</a>. La menor densidad y, por tanto, la menor resistencia a la compresión de la zona anterior del cuerpo vertebral puede explicar la mayor incidencia de fracturas por acuñamiento anterior en individuos con osteoporosis. Durante la carga axial, generalmente hay una deformación plástica del cuerpo vertebral (que tiene una menor resistencia mecánica a la carga axial en comparación con la columna posterior), generando la deformación en flexión angular de la columna, localizada en el sitio de la fractura. Además, la componente de la fuerza de flexión se aumenta con la propia deformación debida a la fractura.El comportamiento de la columna ante las fuerzas de compresión axial también será diferente en presencia de una carga axial pura o una carga axial descentrada debido a las características anatómicas y estructurales del hueso vertebral y los discos intervertebrales. En presencia de una carga axial descentrada, la fuerza de compresión que actúa sobre la columna provoca un momento de flexión que lo soporta el músculo extensor. Siendo además la carga que más contribuye a la fuerza compresiva sobre la columna que será absorbida por la columna posterior que es la que presenta mayor resistencia mecánica<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0370">23</a>.También se ha demostrado que las propiedades del hueso cortical contribuyen de manera destacada al comportamiento biomecánico vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0375">24</a>. Son de gran interés estudios recientes que muestran que la heterogeneidad microestructural puede contribuir a la fragilidad vertebral independientemente de la masa ósea<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0380">25</a>. Muchos estudios clínicos también proporcionan evidencia que respalda el importante papel de la microarquitectura trabecular en la fragilidad vertebral, demostrando el deterioro de la microarquitectura trabecular y cortical (evaluada mediante análisis morfométrico de biopsias de cresta ilíaca) en pacientes con fracturas vertebrales osteoporóticas. Más recientemente, la evaluación no invasiva de la microarquitectura del hueso trabecular y cortical mediante TC periférica de alta resolución ha demostrado que los déficits microestructurales, particularmente en el hueso cortical, se asocian con una mayor gravedad de las fracturas vertebrales osteoporóticas en mujeres posmenopáusicas<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0385">26,27</a>.Efectos del disco intervertebral sobre el estrés óseo vertebralEl envejecimiento también va acompañado de cambios degenerativos en el disco intervertebral. Se cree que la aparición de la fractura por acuñamiento anterior está asociada a la carga en flexión, bajo la cual los tejidos óseos en la porción anterior del cuerpo vertebral corren mayor riesgo de fallo. Sin embargo, como hemos señalado con anterioridad, experimentos previos con cadáveres han demostrado que, en presencia de discos sanos y flexibles, el fallo óseo ocurre típicamente en las regiones centrales del hueso trabecular y los platillos del cuerpo vertebral, independientemente de que la compresión sea axial o mediante flexión<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0365">22,28</a>.La magnitud del estrés vertebral, el riesgo e incluso la morfología de la fractura de la vértebra osteoporótica también podría estar relacionado con las propiedades mecánicas del disco intervertebral. Como se ha señalado con anterioridad, mediante la construcción de un modelo de elementos finitos de alta resolución del segmento móvil vertebral con un disco intervertebral flexible, se demuestra en condiciones de carga por compresión axial y de flexión, que el tejido óseo de alto riesgo se distribuye principalmente en las regiones centrales del platillo y el cuerpo vertebral trabecular. Sólo cuando la carga en flexión se aplica a la vértebra a través de una capa rígida de PMMA (simulando un disco degenerado), los tejidos óseos sometidos a mayor tensión se localizan en la cara anterior de la vértebra<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0355">20</a>. Estos resultados implican que las propiedades mecánicas del disco intervertebral pueden influir en la distribución del estrés vertebral.Las alteraciones en las propiedades mecánicas y la morfometría del disco intervertebral están asociadas con el envejecimiento y la degeneración<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0400">29,30</a>. La degeneración del disco y la pérdida de altura conducen a un incremento del riesgo de fracturas vertebrales osteoporóticas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0410">31</a>. Sin embargo, se desconoce si las variaciones típicas en las propiedades mecánicas del disco pueden influir en la localización de los tejidos en alto riesgo dentro de la vértebra o la magnitud del estrés vertebral. Yang et al. realizaron pruebas mecánicas en 16 discos de cadáveres (edad 66±16 años) para obtener un módulo elástico lineal efectivo homogéneo de todo el disco<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0415">32</a>. Luego introdujeron variaciones paramétricas en modelos de elementos finitos basados en micro-TC del módulo elástico (entre 5,8 y 42,7MPa. El módulo de los discos intervertebrales humanos no excede de 100MPa) y la altura de los discos (entre 2,9 y 9,3mm). El grosor de los discos humanos oscila aproximadamente entre 5mm en la región torácica hasta 17mm en la lumbar). A continuación, sometieron virtualmente los modelos vertebrales a una flexión moderada. Cuando el módulo elástico del disco aumentaba y la altura del disco disminuía, las tensiones del hueso vertebral aumentaban, pero su distribución espacial se mantenía prácticamente sin cambios. La mayoría de los tejidos de alto riesgo aparecían en el centro del platillo y del hueso trabecular vertebral. Por lo tanto, se puede concluir que, para un grado moderado de carga en flexión impuesta cinemáticamente, la mayor rigidez discal (aumento del módulo elástico del disco degenerado) o el estrechamiento del disco (disminución de la altura) puede aumentar el nivel de tensión general dentro del cuerpo vertebral, pero no provocar un fallo del cuerpo vertebral anterior. La sensibilidad a la variación del módulo elástico del cuerpo vertebral a la magnitud de la tensión dentro del cuerpo vertebral al módulo elástico y la altura del disco puede tener implicaciones clínicas para la evaluación del riesgo de fractura.Con el envejecimiento, los discos intervertebrales se deterioran progresivamente, lo que hace que se vuelvan más fibrosos y menos capaces de distribuir uniformemente la tensión de compresión y como consecuencia, algunas partes del cuerpo vertebral están sujetas a más altas concentraciones de tensión que otras. La degeneración discal grave provoca un incremento de la carga soportada por parte del arco neural y los elementos posteriores durante la postura erguida, y una disminución de la carga sobre el cuerpo vertebral, lo que podría conducir a una pérdida progresiva de masa ósea en el cuerpo vertebral anterior<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0420">33</a>. Como consecuencia de esta distribución alterada de la carga, durante la bipedestación el cuerpo vertebral anterior estaría sometido a stress shielding (el hueso se remodela a un nivel de carga más bajo que el que debería soportar, produciéndose un proceso de osteopenia o pérdida de la masa ósea), pero severamente sobrecargado cuando la columna está en flexión<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0425">34</a>. Esta secuencia de cambios en la columna podría suponer un mecanismo por el cual la región anterior del cuerpo vertebral se vuelve vulnerable a la fractura osteoporótica, y la explicación a la relación entre la degeneración del disco y la fractura vertebral osteoporótica<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0430">35</a>.Otros cambios relacionados con la edad que pueden contribuir a la aparición de la fractura vertebral osteoporótica. Cambios en la función neuromuscularLos músculos que se insertan en la columna vertebral tienen la doble función de producir movimiento y brindar protección a la columna al estabilizar sus estructuras. Sin soporte muscular, la columna tendría un umbral de compresión de sólo 2kg antes de doblarse.La masa muscular normalmente alcanza su punto máximo entre los 20 y los 30 años y luego disminuye progresivamente a lo largo de la vida<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0435">36</a>. La fuerza muscular, por el contrario, se mantiene en gran medida en niveles máximos hasta la quinta o sexta década, después de lo cual se producen pérdidas aceleradas hasta que la fuerza disminuye entre un 25% y un 35% a la edad de 70 años. No sólo la producción máxima de fuerza muscular disminuye con la edad, sino que también disminuye la tasa de desarrollo de la fuerza muscular y la potencia. Estos cambios en la producción de fuerza por parte de los músculos podrían alterar la normal capacidad de carga de la columna, ya que la contracción muscular antagonista coordinada es clave para mantener la estabilidad de la columna durante las tareas de flexión y extensión<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0440">37</a>.También es necesario investigar el efecto de los cambios del plano sagital y los cambios por dolor de la columna sobre las características de entrenamiento de la musculatura paraespinal torácica en individuos con fracturas vertebrales. Es probable que los cambios en la estática influyan en las características de entrenamiento de estos músculos a medida que se produzcan cambios en la fuerza, los vectores de fuerza y las relaciones longitud-tensión.Por último, una reducción en la estabilidad intrínseca de la columna puede contribuir a un peor equilibrio y estabilidad postural observados con la edad y en sujetos con osteoporosis. En consecuencia, esta disminución de la función muscular puede contribuir aún más a la aparición de caídas que provoquen fracturas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0300">9</a>.Posibles mecanismos para la aparición de fracturas acuñamientoModelos matemáticos desarrollados para predecir las cargas de compresión en la columna dorsolumbar indican que las cargas soportadas se incrementan con la flexión y con aquellas posiciones al sujetar un peso a distancia del centro de masa corporal. Por ejemplo, la carga sobre L2 es 0,5 veces el peso corporal durante la bipedestación relajada y se incrementa hasta 1,5 veces el peso corporal con la flexión del tronco a 30° con los brazos extendidos. La magnitud de las fuerzas asociadas a levantar pesos de entre 15-30kg están entre 1.000 y 2.000N, en rango adecuado para una persona con un peso y estatura medias, sin embargo, estos valores le pondrían en un alto riesgo de fractura en caso de osteoporosis vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0445">38</a>.Sin embargo, como se ha señalado anteriormente, la carga en flexión podría no resultar directamente en una fractura por acuñamiento. Los cambios relacionados con el envejecimiento o la degeneración en las propiedades y la morfometría del material del disco no alterarían la distribución central del tejido de alto riesgo dentro del cuerpo vertebral y, por lo tanto, es posible que no causen fracturas por acuñamiento. Por tanto, la etiología de las fracturas en cuña puede estar en otra parte. Adams et al.<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0325">14</a> propusieron que, con la degeneración y el estrechamiento del disco, la posición erguida podría provocar una cierta descarga anterior, ya que el contacto se produce principalmente en las articulaciones facetarias y la carga se transfiere más a través del arco neural. Dicha descarga anterior puede causar stress shielding y pérdida ósea adaptativa de la porción anterior del cuerpo vertebral, comprometiendo así la resistencia del hueso anterior. De esta forma, cuando una carga de flexión hacia adelante actúa sobre el cuerpo vertebral, la porción anterior fallaría primero y, por lo tanto, se produciría una fractura en forma de cuña.Alternativamente, es posible que una carga moderada a flexión no esté directamente relacionada con las fracturas en cuña, pero que una carga a flexión más severa sí lo esté. Algunos estudios empleando un mayor grado de flexión han encontrado relación con la aparición de fractura por acuñamiento anterior independientemente del estado de degeneración del disco<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0450">39</a>. Por otra parte, la flexión moderada podría producir fracturas vertebrales iniciales en los platillos vertebrales y en el hueso trabecular central subyacente<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0455">40</a>. La carga cíclica a flexión en la zona posterior y quizás incluso la fricción puede provocar un colapso progresivo en el cuerpo vertebral anterior. En ese caso, la morfología observada de la fractura en forma de cuña podría ser el resultado final de todo un proceso que desemboca en una fractura. Es posible que el disco responda con mayor rigidez cuando disminuye su altura con la degeneración o cuando el disco es sometido a cargas elevadas, lo que generaría una mayor tensión dentro del cuerpo vertebral central, que eventualmente podría propagarse hacia una fractura anterior en forma de cuña. Esta observación podría explicar por qué el estrechamiento del espacio discal relacionado con la degeneración a menudo se relaciona con un mayor riesgo de fracturas vertebrales, independientemente del tipo de fractura<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0460">41</a>. Además, las fracturas vertebrales pueden estar relacionadas con el daño por fatiga de los tejidos óseos sometidos a cargas cíclicas. La fractura podría ser el final de un proceso gradual de fallo por fatiga acumulativa del cuerpo vertebral. O bien, las fracturas pueden ocurrir lentamente bajo carga constante mediante una deformación gradual por fricción. Se requiere más investigación para tener una comprensión más profunda de los mecanismos de la fractura por acuñamiento de la columna. Por lo tanto, a pesar de profundo impacto tanto individual como de salud pública de las fracturas vertebrales osteoporóticas, los mecanismos biomecánicos subyacentes siguen siendo en gran medida desconocidos.Localización de fracturas vertebrales a lo largo de la columnaA pesar de que la baja masa ósea sea un trastorno sistémico, las fracturas vertebrales osteoporóticas no ocurren de manera uniforme a lo largo de la columna vertebral. Más bien, ocurren con más frecuencia en las regiones dorsal media (D7-D8) y charnela dorsolumbar (D11-L1) que en otras partes de la columna. Las razones subyacentes a esta distribución bimodal de las fracturas vertebrales osteoporóticas no se comprenden completamente, aunque se han planteado hipótesis con relación a que los factores biomecánicos debidos a las variaciones en la curvatura de la columna podrían contribuir al aumento de la incidencia de las fracturas vertebrales osteoporóticas en estas regiones. La cifosis torácica máxima ocurre alrededor de D7-D8 y esto puede dar como resultado a mayores momentos de flexión anterior y un mayor riesgo de fracturas en cuña anterior en esta región. Briggs et al.<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0465">42</a> utilizaron un modelo biomecánico de la columna para demostrar que los sujetos de edad avanzada con cifosis torácica severa tienen mayores momentos de flexión anterior, así como mayores fuerzas de compresión en los cuerpos vertebrales (<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0005">fig. 1</a>).<elsevierMultimedia ident="fig0005"></elsevierMultimedia>En la unión dorsolumbar, la curvatura de la columna pasa de cifótica a lordótica, y la caja torácica rígida da paso a una columna lumbar más móvil. La mayor incidencia de fracturas vertebrales osteoporóticas en D11-L1 se podría deber a que la caja torácica ya no ayuda a proteger y soportar cargas extras en estos niveles inmediatamente inferiores de la columna<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0470">43</a>. Además, la transición de una estructura relativamente rígida en la columna y caja torácica, a una región lumbar más móvil puede contribuir a un mayor riesgo de fractura, aunque el mecanismo subyacente no se comprende completamente (<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0010">fig. 2</a>).<elsevierMultimedia ident="fig0010"></elsevierMultimedia>Otro factor que puede contribuir a la distribución desigual de las fracturas vertebrales osteoporóticas incluye variaciones en la DMO y la resistencia ósea a lo largo de la columna. Las cargas de compresión vertebral generalmente aumentan desde la columna dorsal hacia la lumbar. Sin embargo, Burklein et al.<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0475">44</a> compararon la resistencia a la compresión de las vértebras D6, D10 y L3 en 119 cadáveres, y hallaron sólo modestas correlaciones entre los diferentes niveles, lo que sugiere cierta heterogeneidad en la resistencia ósea a lo largo de la columna vertebral que puede contribuir a variaciones en la incidencia de fracturas en diferentes regiones de la columna.Biomecánica de las fracturas vertebrales en cascadaLas fracturas vertebrales osteoporóticas también son de vital importancia porque son un fuerte predictor del riesgo futuro de fractura en cualquier otra localización, independientemente de la DMO<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0480">45,46</a>. El riesgo de sufrir una nueva fractura vertebral osteoporótica es varias veces mayor en aquellos que ya tienen una, en comparación con aquellos sin fracturas previas, y aumenta exponencialmente con el número y la gravedad de las fracturas prevalentes. Es motivo de gran preocupación la alta tasa de fracturas vertebrales osteoporóticas posteriores a una fractura inicial, a menudo denominado fracturas vertebrales en cascada<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0490">47</a>. Hasta el 20% de las mujeres con una fractura vertebral osteoporótica sufrirán una nueva fractura en el plazo de un año<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0495">48</a>.Sin embargo, no está claro por qué una fractura vertebral osteoporótica predispone a una persona a sufrir más fracturas, aunque existen varios factores que pueden contribuir a este fenómeno. Es posible que las fracturas vertebrales osteoporóticas sean un indicador de una resistencia ósea deficiente en general junto con una microestructura trabecular y cortical deteriorada que predispondría a la aparición de múltiples fracturas. También es probable que la presencia de una fractura vertebral altere la carga mecánica experimentadas por los cuerpos vertebrales adyacentes<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0500">49</a>. Takano et al. estudiaron la estimación de la carga axial de compresión y cizallamiento utilizando un modelo biomecánico<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0505">50</a>. Determinaron que las fracturas vertebrales secundarias por compresión son causadas no sólo por la fragilidad ósea sino posiblemente también por el aumento en la concentración de tensión vertebral alrededor del sitio de la fractura inicial. Además, el aumento de la cifosis torácica que puede resultar de fracturas en cuña anterior aumenta las cargas vertebrales<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0480">45</a>. El centro de masa también se desplazará hacia una zona anterior a su eje de rotación con un aumento de la cifosis, que es un suceso conocido ante la presencia de la fractura vertebral osteoporótica y la debilidad de los músculos extensores de la espalda. Además, se sabe que la cifosis aumenta con las sucesivas fracturas vertebrales.En la columna dorsal, el aumento del momento flexor debido a la flexión del tronco aumenta el riesgo de nuevas fracturas vertebrales. La conservación de la lordosis lumbar es clave para mantener un correcto equilibrio en el planosagital y una fractura en la columna lumbar acelerará el proceso degenerativo<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0510">51</a>. En conjunto, este entorno de carga mecánica alterado puede tener un papel importante al contribuir a la aparición de fracturas vertebrales en cascada.ConclusionesLa fractura vertebral es una característica distintiva de la osteoporosis. Las fracturas vertebrales osteoporóticas son eventos mecánicos que ocurren cuando la carga aplicada excede la capacidad para soportar la carga del cuerpo vertebral para soportar la carga. Los factores de riesgo relevantes para la aparición de la fractura pueden determinarse por la fragilidad del hueso vertebral a la resistencia de la carga aplicadaLa disminución de la resistencia estructural no es solo el resultado de una densidad ósea reducida, sino que también se debe a cambios en la arquitectura ósea, la remodelación ósea y la tasa de reparación.Las fracturas vertebrales osteoporóticas no ocurren de manera uniforme a lo largo de la columna vertebral, sino que ocurren con más frecuencia en las regiones dorsal media, donde la cifosis torácica es máxima, y en la charnela dorsolumbar, por la transición de una estructura dorsal relativamente rígida a una región lumbar más móvil.El riesgo de sufrir una nueva fractura vertebral osteoporótica es varias veces mayor en aquellos que ya tienen una, en comparación con aquellos sin fracturas previas. Estas fracturas vertebrales secundarias son causadas no sólo por la fragilidad ósea sino también por el aumento en la concentración de tensión vertebral alrededor del sitio de la fractura inicial.Nivel de evidenciaNivel de evidencia V.FinanciaciónLos autores no recibieron subvenciones ni financiación externa para apoyar su investigación o preparación de este manuscrito. No recibieron pagos u otros beneficios ni un compromiso o acuerdo para proporcionar dichos beneficios de una entidad comercial. Ninguna entidad comercial pagó ni dirigió, ni acordó pagar o dirigir, ningún beneficio a ningún fondo de investigación, fundación, institución educativa u otra organización caritativa o sin fines de lucro con la que los autores estén afiliados o asociados.Conflicto de interesesLos autores declaran no tener ningún conflicto de intereses." 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La fractura y la deformidad vertebral es una característica distintiva de la osteoporosis. El detrimento de las propiedades del hueso trabecular por sí solo no puede explicar la aparición de la fractura vertebral osteoporótica. La capacidad de la columna para soportar y resistir cargas depende de la rigidez de las vértebras, pero también de las condiciones de carga que surgen de las actividades de la vida diaria o de un traumatismo de baja energía. En este artículo de revisión se describen las propiedades mecánicas del hueso vertebral, las cargas a las que está sometida la compleja estructura de la columna vertebral, del control neuromuscular del tronco, así como la biomecánica de la columna osteoporótica y el riesgo de fractura vertebral. Una mejor comprensión de los factores biomecánicos puede ayudar a explicar tanto la alta incidencia de fracturas vertebrales osteoporóticas como su mecanismo de producción. 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This review describes the mechanical properties of the vertebral bone, the structural load-bearing capacity of the various elements forming the spine, the neuromuscular control of the trunk, as well as the biomechanics of the loads to which the spine is subjected in relation to the presence of osteoporosis and the risk of vertebral fracture. A better understanding of biomechanical factors may help to explain both the high incidence of osteoporotic vertebral fractures and their mechanism of production. 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MONOGRÁFICO COLUMNA

Factores anatómicos y biomecánicos de la fractura vertebral osteoporótica y la aparición de las fracturas en cascada

Anatomical and biomechanical factors of osteoporotic vertebral fracture and the occurrence of cascade fractures

F. Tomé-Bermejoa,

Autor para correspondencia

felixtome@hotmail.com

Autor para correspondencia.

, J.F Bartolomé Gómezb

a Hospital Universitario General de Villalba. Hospital Universitario Fundación Jiménez Díaz, Madrid, España

b Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, España

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espec&#237;ficamente dise&#241;ada para soportar la carga axial&#46; La orientaci&#243;n y la estructura del cuerpo vertebral aseguran que&#44; en circunstancias normales&#44; la carga de compresi&#243;n se transfiera a trav&#233;s del cuerpo vertebral&#44; que aumenta cr&#225;neo-caudalmente a medida que aumenta el porcentaje de peso corporal<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0275"><span class="elsevierStyleSup">4&#44;5</span></a>&#46; Por lo que su dise&#241;o proporciona los requisitos adecuados para una transferencia de carga &#243;ptima garantizando la m&#225;xima resistencia con un peso m&#237;nimo<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0285"><span class="elsevierStyleSup">6</span></a>&#46;</p><p id="par0025" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La transmisi&#243;n de la carga de compresi&#243;n axial entre el cuerpo vertebral y el disco se realiza a trav&#233;s de los platillos vertebrales&#46; Los platillos presentan una microestructura especializada porosa m&#225;s parecida a trab&#233;culas condensadas que al hueso cortical compacto<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0290"><span class="elsevierStyleSup">7</span></a> y funcionan como v&#237;a de nutrientes entre el disco y el cuerpo vertebral&#46; El grosor de los platillos vertebrales oscila entre 0&#44;4 a 0&#44;8<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mm seg&#250;n el nivel de la columna&#44; siendo m&#225;s delgados en el centro que en la periferia y en ciertos niveles de la columna&#44; los platillos inferiores son m&#225;s gruesos que los superiores<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0295"><span class="elsevierStyleSup">8</span></a>&#46; Los platillos vertebrales sufren com&#250;nmente el efecto de las fracturas osteopor&#243;ticas y se cree que son el &#171;eslab&#243;n d&#233;bil&#187; de la columna lumbar<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0300"><span class="elsevierStyleSup">9</span></a>&#46;</p><p id="par0030" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La capa cortical est&#225; ubicada en la periferia del cuerpo y rodea el hueso trabecular&#46; Presenta un mayor grosor en la periferia&#44; cerca de los platillos vertebrales&#44; y es m&#225;s delgada en la regi&#243;n central&#46; Aunque la capa cortical tiene &#250;nicamente de 0&#44;25-0&#44;4<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mm de espesor y constituye solo entre el 10-20&#37; de la cantidad total de tejido &#243;seo en el cuerpo vertebral &#40;el cuerpo vertebral tiene una proporci&#243;n de volumen hueso trabecular&#47;hueso cortical de 95&#47;5&#41;&#44; absorbe hasta un 75&#37; de la carga axial de compresi&#243;n<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0305"><span class="elsevierStyleSup">10</span></a>&#46;</p><p id="par0035" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El <span class="elsevierStyleItalic">hueso trabecular</span> se encuentra en el interior del cuerpo vertebral&#46; El hueso trabecular vertebral tiene una arquitectura altamente porosa &#40;&#62; 80&#37; de porosidad&#41; que proporciona una red espacial &#250;nica para recibir y distribuir cargas de manera efectiva<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0310"><span class="elsevierStyleSup">11</span></a>&#46; El dise&#241;o de la red trabecular permite la distribuci&#243;n eficiente de fuerzas de compresi&#243;n&#46; Esta eficiencia existe a trav&#233;s de la orientaci&#243;n tridimensional de la microarquitectura interna con trab&#233;culas horizontales &#40;como placas o vigas&#41; y trab&#233;culas verticales &#40;como tubos o puntales&#41;&#46; Las trab&#233;culas orientadas verticalmente aten&#250;an las fuerzas axiales&#44; mientras que las horizontales aten&#250;an las tensiones de tracci&#243;n transferidas desde el disco intervertebral&#46;</p><p id="par0040" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La resistencia del hueso trabecular es en parte atribuible a su gran relaci&#243;n superficie&#47;volumen&#46; Esta proporci&#243;n es aproximadamente cuatro veces mayor que la observada en el hueso cortical&#46; La microarquitectura trabecular se caracteriza mediante la fracci&#243;n de volumen &#243;seo &#40;volumen de tejido &#243;seo&#47;volumen total&#41; y otros par&#225;metros de microarquitectura &#40;p&#46; ej&#46;&#44; el espesor trabecular&#44; el n&#250;mero de trab&#233;culas&#44; la separaci&#243;n trabecular&#44; el &#237;ndice del modelo estructural&#44; densidad de conectividad y grado de anisotrop&#237;a&#41; que se refieren a la estructura&#44; interconexi&#243;n y organizaci&#243;n espacial de las trab&#233;culas&#46; El deterioro de la microarquitectura trabecular asociado al envejecimiento o la osteoporosis provoca debilidad vertebral y un incremento del riesgo de fracturas&#46;</p></span><span id="sec0015" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0035">Morfolog&#237;a de la fractura vertebral osteopor&#243;tica</span><p id="par0045" class="elsevierStylePara elsevierViewall">De acuerdo con la evaluaci&#243;n sencilla de la fractura vertebral mediante radiograf&#237;a convencional utilizando criterios semicuantitativos&#44; las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas por compresi&#243;n se pueden clasificar seg&#250;n la morfolog&#237;a de su deformidad en fractura acu&#241;amiento anterior&#44; fractura bic&#243;ncava y fractura aplastamiento<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0315"><span class="elsevierStyleSup">12</span></a>&#46; La fractura acu&#241;amiento es el tipo m&#225;s com&#250;n de fractura vertebral&#46;</p><p id="par0050" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las trab&#233;culas del cuerpo vertebral tienden a ser m&#225;s densas en la zona posterior del cuerpo vertebral en comparaci&#243;n con la anterior&#46; Asimismo&#44; las trab&#233;culas son m&#225;s densas en la mitad inferior comparada con la mitad superior&#44; posiblemente porque est&#225;n reforzados por las arcadas trabeculares procedentes de los ped&#237;culos&#46; En las v&#233;rtebras osteopor&#243;ticas&#44; la capacidad de carga del cuerpo vertebral se transforma&#44; ya que pierde hueso m&#225;s r&#225;pido de las trab&#233;culas que de la cortical&#46; La t&#237;pica fractura vertebral osteopor&#243;tica conduce a una p&#233;rdida de altura en el cuerpo vertebral anterior&#44; a menudo dejando la pared vertebral posterior intacta&#44; adoptando entonces la v&#233;rtebra esa t&#237;pica morfolog&#237;a en cu&#241;a anterior&#46;</p></span><span id="sec0020" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0040">Biomec&#225;nica de las fracturas vertebrales</span><p id="par0055" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Mientras que las fracturas de cadera son atribuibles a una ca&#237;da en aproximadamente el 90&#37; de todos los casos&#44; muchas fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas se producen debido a condiciones de carga no traum&#225;ticas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0320"><span class="elsevierStyleSup">13</span></a>&#46; La naturaleza no traum&#225;tica de las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas dificulta su diagn&#243;stico porque van precedidas silenciosamente del deterioro de la microestructura y el fallo del tejido &#243;seo&#46;</p><p id="par0060" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas son eventos mec&#225;nicos que ocurren cuando la carga aplicada excede la capacidad del cuerpo vertebral para soportar la carga&#46; Por tanto&#44; los factores de riesgo relevantes para la aparici&#243;n de la fractura pueden definirse seg&#250;n la carga aplicada a la resistencia del hueso vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0325"><span class="elsevierStyleSup">14</span></a>&#46; Con base en este simple concepto biomec&#225;nico&#44; la fuerza que se espera para que una estructura resista&#44; es la determinada mediante la relaci&#243;n entre la resistencia de la estructura y las cargas que debe soportar &#40;&#934;&#61;carga&#47;resistencia&#41;&#46; Cuando esta relaci&#243;n &#40;&#934;&#41; se acerca a 1&#44; la estructura corre el riesgo de fallar&#46; Se puede utilizar un concepto similar para explicar la fractura por fragilidad de los huesos&#44; definiendo la relaci&#243;n entre las cargas aplicadas al hueso y su resistencia como &#171;factor de riesgo&#187;&#46; Si el factor de riesgo es<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#62; 1&#44; entonces es de esperar la aparici&#243;n de fracturas&#59; si el factor de riesgo es &#60;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>1&#44; entonces se espera que el cuerpo vertebral resista&#46; Por lo tanto&#44; la aparici&#243;n de una fractura vertebral depende de las cargas mec&#225;nicas que act&#250;an sobre el cuerpo vertebral y lo que es m&#225;s relevante&#44; de la resistencia vertebral determinada por su geometr&#237;a&#44; microarquitectura&#44; propiedades del tejido &#243;seo&#44; etc&#46;</p><p id="par0065" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Con el envejecimiento y la osteoporosis se van a producir cambios sustanciales en las v&#233;rtebras&#46; La disminuci&#243;n de la fuerza vertebral se debe principalmente a la p&#233;rdida de densidad &#243;sea y al deterioro de la microarquitectura &#243;sea con la edad&#46; A partir de la cuarta d&#233;cada de la vida&#44; los hombres mayores pueden perder hasta el 30&#37; y las mujeres de edad avanzada hasta el 50&#37; de la densidad &#243;sea&#46; Entre los 25 y los 75 a&#241;os&#44; la fuerza promedio necesaria para producir una fractura por compresi&#243;n disminuye de aproximadamente 8&#46;000 a 2&#46;000<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>N en las v&#233;rtebras de la columna toracolumbar&#46; Llegando a ser aproximadamente de 500<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>N en v&#233;rtebras tor&#225;cicas de cad&#225;veres de individuos de edad avanzada<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0330"><span class="elsevierStyleSup">15</span></a>&#46;</p><p id="par0070" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Si bien la edad es responsable en gran medida de la variaci&#243;n en la resistencia &#243;sea&#44; los distintos individuos pueden mostrar huesos mucho m&#225;s fuertes o d&#233;biles de lo que se podr&#237;a predecir solo por su edad&#46; De manera similar&#44; la DMO puede explicar algunas de las variaciones en la resistencia &#243;sea&#44; pero no todas&#46; A una DMO determinada&#44; los valores de resistencia medidos para diferentes individuos pueden ser mayores o menores que el valor esperado&#46; Por lo tanto&#44; las medidas de DMO no van a reflejar ni explicar completamente la resistencia &#243;sea a las fracturas debido a las diferencias observadas en las tasas de prevalencia de fracturas entre individuos con DMO comparable&#46;</p><p id="par0075" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La disminuci&#243;n de la resistencia estructural no es solo el resultado de una densidad &#243;sea reducida&#44; sino que tambi&#233;n se debe a cambios en la arquitectura &#243;sea&#44; la remodelaci&#243;n &#243;sea y la tasa de reparaci&#243;n&#44; lo que resulta una acumulaci&#243;n de da&#241;o ante una carga c&#237;clica continua&#46; El aumento de la fragilidad &#243;sea se debe a la sustituci&#243;n de las estructuras trabeculares normales por esp&#237;culas m&#225;s delgadas y abiertas&#46; La apariencia m&#225;s porosa del hueso esponjoso es el resultado de la reducci&#243;n en la microarquitectura &#243;sea de los puntales entrecruzados horizontales&#44; lo que reduce a&#250;n m&#225;s la resistencia al pandeo o arqueamiento de las trab&#233;culas orientadas verticalmente al verse sometidas a fuerzas de compresi&#243;n axial<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0285"><span class="elsevierStyleSup">6</span></a>&#46;</p><p id="par0080" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Para calcular el riesgo de aparici&#243;n de una fractura vertebral osteopor&#243;tica es necesario estimar con precisi&#243;n la carga que soporta la columna durante las diversas actividades de la vida diaria&#46; Mokhtarzadeh et al&#46; han estudiado la relaci&#243;n carga-resistencia &#40;RCR&#41; de la columna para una gran cantidad de actividades en un grupo de 250 individuos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0335"><span class="elsevierStyleSup">16</span></a>&#46; La RCR es un concepto biomec&#225;nico para evaluar el riesgo de fractura comparando la fuerza o carga&#44; aplicada con la resistencia del hueso&#44; donde una RCR m&#225;s alta indica un mayor riesgo de fractura&#46; Determinaron que la actividad con el RCR m&#225;s alto var&#237;a seg&#250;n el nivel de la columna&#44; pudiendo identificar tres regiones espinales distintas seg&#250;n la actividad que produjo la RCR m&#225;xima&#58; flexi&#243;n lateral con un peso en una mano &#40;en la columna tor&#225;cica superior&#41;&#44; sostener pesas con los codos flexionados &#40;tor&#225;cica inferior&#41; y flexi&#243;n anterior con peso &#40;lumbar&#41;&#46;</p><p id="par0085" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Myers et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0280"><span class="elsevierStyleSup">5</span></a> emplearon valores medios de modelos toracolumbares para una cohorte de 120 mujeres mayores de 65 a&#241;os &#40;media de 65<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>kg de peso y 1&#44;59 m de altura&#41; para estimar las fuerzas sobre las v&#233;rtebras durante actividades normales de la vida diaria&#46; Las fuerzas estimadas a la columna en D8&#44; D11 y L2 durante diversas actividades oscilaron entre aproximadamente 400 y 2&#46;100<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>N para el h&#225;bito corporal t&#237;pico de una mujer mayor de 65 a&#241;os&#46; En general&#44; es dif&#237;cil cuantificar las fuerzas que act&#250;an sobre la columna en un momento dado&#44; ya que estas fuerzas no se pueden medir directamente&#46; Si no que estas fuerzas generalmente se miden indirectamente cuantificando la presi&#243;n intradiscal o mediante modelos biomec&#225;nicos&#46; En este sentido&#44; el an&#225;lisis por elementos finitos basado en una tomograf&#237;a computarizada &#40;TC&#41; &#40;resoluci&#243;n de aproximadamente 1<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mm&#41; de la columna vertebral humana puede predecir nuevas fracturas vertebrales tanto en mujeres como en hombres<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0340"><span class="elsevierStyleSup">17&#44;18</span></a> incluso mejor que lo que puede hacer la densitometr&#237;a o la DMO cuantitativa medida por TC&#46;</p></span><span id="sec0025" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0045">Efectos de la flexi&#243;n y compresi&#243;n sobre el riesgo de fractura vertebral</span><p id="par0090" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las cargas a compresi&#243;n axial y las de flexi&#243;n son las condiciones de carga comunes que nuestros cuerpos vertebrales experimentan durante la vida diaria&#46; A pesar de la alta prevalencia de las fracturas por acu&#241;amiento vertebral en la poblaci&#243;n&#44; la mec&#225;nica de estas fracturas no est&#225; del todo bien comprendida&#46; Claramente&#44; la morfolog&#237;a de las fracturas en cu&#241;a&#44; en las que la cara anterior se acorta en el orden de un 15&#37; m&#225;s que el lado posterior&#44; sugiere un papel importante de la flexi&#243;n espinal&#46; La flexi&#243;n del segmento m&#243;vil aumenta la tensi&#243;n de carga dentro del cuerpo vertebral anterior&#44; incluida la cortical y el hueso trabecular&#46; Experimentos mediante transductores de presi&#243;n han medido una mayor presi&#243;n en la mitad anterior del disco intervertebral cuando el segmento disco-v&#233;rtebra-disco se carga en flexi&#243;n<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0350"><span class="elsevierStyleSup">19</span></a>&#46; Sin embargo&#44; a&#250;n no est&#225; claro si este aumento de la presi&#243;n del disco anterior inducido por la flexi&#243;n aumentar&#237;a las tensiones del tejido dentro de la microestructura cortical y trabecular subyacente&#46; Esto se debe a la dificultad t&#233;cnica de medir dichas tensiones in vivo&#46; Ante este problema&#44; el modelo con elementos finitos basado en im&#225;genes de microtomograf&#237;a computarizada &#40;micro-TC&#41; de alta resoluci&#243;n resulta muy adecuado para abordar esta dificultad&#46;</p><p id="par0095" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Para comprender mejor la etiolog&#237;a de las fracturas por acu&#241;amiento&#44; se han realizado estudios<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0355"><span class="elsevierStyleSup">20</span></a> para investigar la distribuci&#243;n del tejido de alto riesgo dentro del cuerpo vertebral humano tanto en condiciones de carga en flexi&#243;n como de carga de compresi&#243;n axial uniforme&#46; Yang H et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0355"><span class="elsevierStyleSup">20</span></a> dise&#241;aron un modelo por elementos finitos de 22 cuerpos vertebrales humanos con disco flexible &#40;m&#243;dulo el&#225;stico de 8<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>MPa&#41; para el estudio de la flexi&#243;n y compresi&#243;n axial&#46; El modelo utilizado era el&#225;stico lineal&#46; Los resultados demostraron que la flexi&#243;n aumentaba la carga de compresi&#243;n en la mitad anterior del disco intervertebral&#46; La distribuci&#243;n espacial del tejido &#243;seo vertebral subyacente que demostraba un mayor riesgo de fallo se desplaz&#243; solo ligeramente hacia la cara anterior del cuerpo vertebral&#44; identificado como el 10&#37; del tejido &#243;seo altamente estresado en el modelo vertebral&#46; A pesar de todo&#44; con la flexi&#243;n&#44; los tejidos &#243;seos de alto riesgo se ubicaron principalmente dentro de las regiones centrales del hueso trabecular y los platillos&#46; Estos resultados sugieren que la carga en flexi&#243;n no cambia apreciablemente la distribuci&#243;n espacial de la tensi&#243;n dentro del cuerpo vertebral en presencia de un disco sano y flexible adyacente al cuerpo vertebral&#46; La distribuci&#243;n de la carga sobre tejido &#243;seo vertebral&#44; o al menos la distribuci&#243;n de los tejidos &#243;seos m&#225;s sometidos a tensi&#243;n&#44; es insensible a la compresi&#243;n axial versus la carga de flexi&#243;n&#46; Esta insensibilidad podr&#237;a explicarse mediante un modelo simple&#44; en el que platillo vertebral y el disco juntos se comportan como una viga flexible que descansa sobre un cimiento el&#225;stico de hueso trabecular&#46; Por lo tanto&#44; las tensiones m&#225;ximas en el hueso trabecular ocurren debajo del centro de la carga aplicada&#46; Para una compresi&#243;n axial uniforme&#44; el centro de la carga aplicada se encuentra en la regi&#243;n central de la v&#233;rtebra&#44; mientras que en flexi&#243;n la carga act&#250;a en un punto ligeramente anterior al centro del cuerpo vertebral&#46;</p><p id="par0100" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En un segundo tiempo&#44; los mismos autores reemplazaron el disco flexible por una capa r&#237;gida de polimetilmetacrilato &#40;PMMA&#41; &#40;m&#243;dulo el&#225;stico<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#61;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2&#46;500<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>MPa&#41; para imitar un caso experimental cadav&#233;rico&#44; con un disco degenerado&#46; Cuando el disco flexible se reemplaz&#243; por PMMA&#44; el desplazamiento anterior del tejido &#243;seo vertebral subyacente de alto riesgo fue mucho m&#225;s apreciable&#46; El PMMA y el platillo juntos se comportan como una viga r&#237;gida sobre un cimiento el&#225;stico del hueso trabecular&#44; por lo que en flexi&#243;n las tensiones m&#225;ximas de carga se trasladan hacia una zona m&#225;s anterior de la v&#233;rtebra&#46; En aquellos pacientes que se someten a reemplazo de disco artificial&#44; cirug&#237;a de fusi&#243;n o discoplastia&#44; el espacio discal se llena con un material r&#237;gido y los cuerpos vertebrales adyacentes pueden tener un mayor riesgo de fractura por acu&#241;amiento incluso con un grado moderado de flexi&#243;n&#46;</p></span><span id="sec0030" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0050">Resistencia del cuerpo vertebral</span><p id="par0105" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La variaci&#243;n en la resistencia a la compresi&#243;n vertebral est&#225; determinada principalmente por el tama&#241;o vertebral &#40;y por tanto por la masa &#243;sea&#41; y la densidad &#243;sea&#46; Sin embargo&#44; estudios de laboratorio demuestran que la DMO es capaz de explicar &#250;nicamente del 50&#37; al 70&#37; de la variabilidad en la resistencia a la compresi&#243;n vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0360"><span class="elsevierStyleSup">21</span></a>&#46; Otras propiedades como la microarquitectura&#44; las caracter&#237;sticas del col&#225;geno&#44; la acumulaci&#243;n de microda&#241;os&#44; la mineralizaci&#243;n&#44; el n&#250;mero y la viabilidad de osteofitos tambi&#233;n pueden desempe&#241;ar un papel importante&#44; aunque su contribuci&#243;n relativa a la resistencia vertebral total sigue estando mal definida&#46; Mientras que varios estudios han demostrado un papel importante de la microarquitectura en la determinaci&#243;n del comportamiento mec&#225;nico de muestras aisladas de hueso trabecular&#44; la contribuci&#243;n de la microarquitectura del hueso trabecular y cortical a la resistencia vertebral completa no se comprende bien y es dif&#237;cil de aislarla debido a la influencia dominante del tama&#241;o&#44; la forma vertebral y masa &#243;sea&#46;</p><p id="par0110" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Debido a la morfolog&#237;a trabecular vertebral&#44; generalmente las v&#233;rtebras son menos densas en la parte anterior y superior y m&#225;s densas en la parte posterior e inferior<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0365"><span class="elsevierStyleSup">22</span></a>&#46; La menor densidad y&#44; por tanto&#44; la menor resistencia a la compresi&#243;n de la zona anterior del cuerpo vertebral puede explicar la mayor incidencia de fracturas por acu&#241;amiento anterior en individuos con osteoporosis&#46; Durante la carga axial&#44; generalmente hay una deformaci&#243;n pl&#225;stica del cuerpo vertebral &#40;que tiene una menor resistencia mec&#225;nica a la carga axial en comparaci&#243;n con la columna posterior&#41;&#44; generando la deformaci&#243;n en flexi&#243;n angular de la columna&#44; localizada en el sitio de la fractura&#46; Adem&#225;s&#44; la componente de la fuerza de flexi&#243;n se aumenta con la propia deformaci&#243;n debida a la fractura&#46;</p><p id="par0115" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El comportamiento de la columna ante las fuerzas de compresi&#243;n axial tambi&#233;n ser&#225; diferente en presencia de una carga axial pura o una carga axial descentrada debido a las caracter&#237;sticas anat&#243;micas y estructurales del hueso vertebral y los discos intervertebrales&#46; En presencia de una carga axial descentrada&#44; la fuerza de compresi&#243;n que act&#250;a sobre la columna provoca un momento de flexi&#243;n que lo soporta el m&#250;sculo extensor&#46; Siendo adem&#225;s la carga que m&#225;s contribuye a la fuerza compresiva sobre la columna que ser&#225; absorbida por la columna posterior que es la que presenta mayor resistencia mec&#225;nica<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0370"><span class="elsevierStyleSup">23</span></a>&#46;</p><p id="par0120" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Tambi&#233;n se ha demostrado que las propiedades del hueso cortical contribuyen de manera destacada al comportamiento biomec&#225;nico vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0375"><span class="elsevierStyleSup">24</span></a>&#46; Son de gran inter&#233;s estudios recientes que muestran que la heterogeneidad microestructural puede contribuir a la fragilidad vertebral independientemente de la masa &#243;sea<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0380"><span class="elsevierStyleSup">25</span></a>&#46; Muchos estudios cl&#237;nicos tambi&#233;n proporcionan evidencia que respalda el importante papel de la microarquitectura trabecular en la fragilidad vertebral&#44; demostrando el deterioro de la microarquitectura trabecular y cortical &#40;evaluada mediante an&#225;lisis morfom&#233;trico de biopsias de cresta il&#237;aca&#41; en pacientes con fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas&#46; M&#225;s recientemente&#44; la evaluaci&#243;n no invasiva de la microarquitectura del hueso trabecular y cortical mediante TC perif&#233;rica de alta resoluci&#243;n ha demostrado que los d&#233;ficits microestructurales&#44; particularmente en el hueso cortical&#44; se asocian con una mayor gravedad de las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas en mujeres posmenop&#225;usicas<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0385"><span class="elsevierStyleSup">26&#44;27</span></a>&#46;</p></span><span id="sec0035" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0055">Efectos del disco intervertebral sobre el estr&#233;s &#243;seo vertebral</span><p id="par0125" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El envejecimiento tambi&#233;n va acompa&#241;ado de cambios degenerativos en el disco intervertebral&#46; Se cree que la aparici&#243;n de la fractura por acu&#241;amiento anterior est&#225; asociada a la carga en flexi&#243;n&#44; bajo la cual los tejidos &#243;seos en la porci&#243;n anterior del cuerpo vertebral corren mayor riesgo de fallo&#46; Sin embargo&#44; como hemos se&#241;alado con anterioridad&#44; experimentos previos con cad&#225;veres han demostrado que&#44; en presencia de discos sanos y flexibles&#44; el fallo &#243;seo ocurre t&#237;picamente en las regiones centrales del hueso trabecular y los platillos del cuerpo vertebral&#44; independientemente de que la compresi&#243;n sea axial o mediante flexi&#243;n<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0365"><span class="elsevierStyleSup">22&#44;28</span></a>&#46;</p><p id="par0130" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La magnitud del estr&#233;s vertebral&#44; el riesgo e incluso la morfolog&#237;a de la fractura de la v&#233;rtebra osteopor&#243;tica tambi&#233;n podr&#237;a estar relacionado con las propiedades mec&#225;nicas del disco intervertebral&#46; Como se ha se&#241;alado con anterioridad&#44; mediante la construcci&#243;n de un modelo de elementos finitos de alta resoluci&#243;n del segmento m&#243;vil vertebral con un disco intervertebral flexible&#44; se demuestra en condiciones de carga por compresi&#243;n axial y de flexi&#243;n&#44; que el tejido &#243;seo de alto riesgo se distribuye principalmente en las regiones centrales del platillo y el cuerpo vertebral trabecular&#46; S&#243;lo cuando la carga en flexi&#243;n se aplica a la v&#233;rtebra a trav&#233;s de una capa r&#237;gida de PMMA &#40;simulando un disco degenerado&#41;&#44; los tejidos &#243;seos sometidos a mayor tensi&#243;n se localizan en la cara anterior de la v&#233;rtebra<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0355"><span class="elsevierStyleSup">20</span></a>&#46; Estos resultados implican que las propiedades mec&#225;nicas del disco intervertebral pueden influir en la distribuci&#243;n del estr&#233;s vertebral&#46;</p><p id="par0135" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las alteraciones en las propiedades mec&#225;nicas y la morfometr&#237;a del disco intervertebral est&#225;n asociadas con el envejecimiento y la degeneraci&#243;n<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0400"><span class="elsevierStyleSup">29&#44;30</span></a>&#46; La degeneraci&#243;n del disco y la p&#233;rdida de altura conducen a un incremento del riesgo de fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0410"><span class="elsevierStyleSup">31</span></a>&#46; Sin embargo&#44; se desconoce si las variaciones t&#237;picas en las propiedades mec&#225;nicas del disco pueden influir en la localizaci&#243;n de los tejidos en alto riesgo dentro de la v&#233;rtebra o la magnitud del estr&#233;s vertebral&#46; Yang et al&#46; realizaron pruebas mec&#225;nicas en 16 discos de cad&#225;veres &#40;edad 66<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#177;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>16 a&#241;os&#41; para obtener un m&#243;dulo el&#225;stico lineal efectivo homog&#233;neo de todo el disco<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0415"><span class="elsevierStyleSup">32</span></a>&#46; Luego introdujeron variaciones param&#233;tricas en modelos de elementos finitos basados en micro-TC del m&#243;dulo el&#225;stico &#40;entre 5&#44;8 y 42&#44;7<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>MPa&#46; El m&#243;dulo de los discos intervertebrales humanos no excede de 100<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>MPa&#41; y la altura de los discos &#40;entre 2&#44;9 y 9&#44;3<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mm&#41;&#46; El grosor de los discos humanos oscila aproximadamente entre 5<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mm en la regi&#243;n tor&#225;cica hasta 17<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mm en la lumbar&#41;&#46; A continuaci&#243;n&#44; sometieron virtualmente los modelos vertebrales a una flexi&#243;n moderada&#46; Cuando el m&#243;dulo el&#225;stico del disco aumentaba y la altura del disco disminu&#237;a&#44; las tensiones del hueso vertebral aumentaban&#44; pero su distribuci&#243;n espacial se manten&#237;a pr&#225;cticamente sin cambios&#46; La mayor&#237;a de los tejidos de alto riesgo aparec&#237;an en el centro del platillo y del hueso trabecular vertebral&#46; Por lo tanto&#44; se puede concluir que&#44; para un grado moderado de carga en flexi&#243;n impuesta cinem&#225;ticamente&#44; la mayor rigidez discal &#40;aumento del m&#243;dulo el&#225;stico del disco degenerado&#41; o el estrechamiento del disco &#40;disminuci&#243;n de la altura&#41; puede aumentar el nivel de tensi&#243;n general dentro del cuerpo vertebral&#44; pero no provocar un fallo del cuerpo vertebral anterior&#46; La sensibilidad a la variaci&#243;n del m&#243;dulo el&#225;stico del cuerpo vertebral a la magnitud de la tensi&#243;n dentro del cuerpo vertebral al m&#243;dulo el&#225;stico y la altura del disco puede tener implicaciones cl&#237;nicas para la evaluaci&#243;n del riesgo de fractura&#46;</p><p id="par0140" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Con el envejecimiento&#44; los discos intervertebrales se deterioran progresivamente&#44; lo que hace que se vuelvan m&#225;s fibrosos y menos capaces de distribuir uniformemente la tensi&#243;n de compresi&#243;n y como consecuencia&#44; algunas partes del cuerpo vertebral est&#225;n sujetas a m&#225;s altas concentraciones de tensi&#243;n que otras&#46; La degeneraci&#243;n discal grave provoca un incremento de la carga soportada por parte del arco neural y los elementos posteriores durante la postura erguida&#44; y una disminuci&#243;n de la carga sobre el cuerpo vertebral&#44; lo que podr&#237;a conducir a una p&#233;rdida progresiva de masa &#243;sea en el cuerpo vertebral anterior<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0420"><span class="elsevierStyleSup">33</span></a>&#46; Como consecuencia de esta distribuci&#243;n alterada de la carga&#44; durante la bipedestaci&#243;n el cuerpo vertebral anterior estar&#237;a sometido a <span class="elsevierStyleItalic">stress shielding</span> &#40;el hueso se remodela a un nivel de carga m&#225;s bajo que el que deber&#237;a soportar&#44; produci&#233;ndose un proceso de osteopenia o p&#233;rdida de la masa &#243;sea&#41;&#44; pero severamente sobrecargado cuando la columna est&#225; en flexi&#243;n<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0425"><span class="elsevierStyleSup">34</span></a>&#46; Esta secuencia de cambios en la columna podr&#237;a suponer un mecanismo por el cual la regi&#243;n anterior del cuerpo vertebral se vuelve vulnerable a la fractura osteopor&#243;tica&#44; y la explicaci&#243;n a la relaci&#243;n entre la degeneraci&#243;n del disco y la fractura vertebral osteopor&#243;tica<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0430"><span class="elsevierStyleSup">35</span></a>&#46;</p></span><span id="sec0040" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0060">Otros cambios relacionados con la edad que pueden contribuir a la aparici&#243;n de la fractura vertebral osteopor&#243;tica&#46; Cambios en la funci&#243;n neuromuscular</span><p id="par0145" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los m&#250;sculos que se insertan en la columna vertebral tienen la doble funci&#243;n de producir movimiento y brindar protecci&#243;n a la columna al estabilizar sus estructuras&#46; Sin soporte muscular&#44; la columna tendr&#237;a un umbral de compresi&#243;n de s&#243;lo 2<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>kg antes de doblarse&#46;</p><p id="par0150" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La masa muscular normalmente alcanza su punto m&#225;ximo entre los 20 y los 30 a&#241;os y luego disminuye progresivamente a lo largo de la vida<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0435"><span class="elsevierStyleSup">36</span></a>&#46; La fuerza muscular&#44; por el contrario&#44; se mantiene en gran medida en niveles m&#225;ximos hasta la quinta o sexta d&#233;cada&#44; despu&#233;s de lo cual se producen p&#233;rdidas aceleradas hasta que la fuerza disminuye entre un 25&#37; y un 35&#37; a la edad de 70 a&#241;os&#46; No s&#243;lo la producci&#243;n m&#225;xima de fuerza muscular disminuye con la edad&#44; sino que tambi&#233;n disminuye la tasa de desarrollo de la fuerza muscular y la potencia&#46; Estos cambios en la producci&#243;n de fuerza por parte de los m&#250;sculos podr&#237;an alterar la normal capacidad de carga de la columna&#44; ya que la contracci&#243;n muscular antagonista coordinada es clave para mantener la estabilidad de la columna durante las tareas de flexi&#243;n y extensi&#243;n<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0440"><span class="elsevierStyleSup">37</span></a>&#46;</p><p id="par0155" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Tambi&#233;n es necesario investigar el efecto de los cambios del plano sagital y los cambios por dolor de la columna sobre las caracter&#237;sticas de entrenamiento de la musculatura paraespinal tor&#225;cica en individuos con fracturas vertebrales&#46; Es probable que los cambios en la est&#225;tica influyan en las caracter&#237;sticas de entrenamiento de estos m&#250;sculos a medida que se produzcan cambios en la fuerza&#44; los vectores de fuerza y las relaciones longitud-tensi&#243;n&#46;</p><p id="par0160" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por &#250;ltimo&#44; una reducci&#243;n en la estabilidad intr&#237;nseca de la columna puede contribuir a un peor equilibrio y estabilidad postural observados con la edad y en sujetos con osteoporosis&#46; En consecuencia&#44; esta disminuci&#243;n de la funci&#243;n muscular puede contribuir a&#250;n m&#225;s a la aparici&#243;n de ca&#237;das que provoquen fracturas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0300"><span class="elsevierStyleSup">9</span></a>&#46;</p></span><span id="sec0045" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0065">Posibles mecanismos para la aparici&#243;n de fracturas acu&#241;amiento</span><p id="par0165" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Modelos matem&#225;ticos desarrollados para predecir las cargas de compresi&#243;n en la columna dorsolumbar indican que las cargas soportadas se incrementan con la flexi&#243;n y con aquellas posiciones al sujetar un peso a distancia del centro de masa corporal&#46; Por ejemplo&#44; la carga sobre L2 es 0&#44;5 veces el peso corporal durante la bipedestaci&#243;n relajada y se incrementa hasta 1&#44;5 veces el peso corporal con la flexi&#243;n del tronco a 30&#176; con los brazos extendidos&#46; La magnitud de las fuerzas asociadas a levantar pesos de entre 15-30<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>kg est&#225;n entre 1&#46;000 y 2&#46;000<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>N&#44; en rango adecuado para una persona con un peso y estatura medias&#44; sin embargo&#44; estos valores le pondr&#237;an en un alto riesgo de fractura en caso de osteoporosis vertebral<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0445"><span class="elsevierStyleSup">38</span></a>&#46;</p><p id="par0170" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Sin embargo&#44; como se ha se&#241;alado anteriormente&#44; la carga en flexi&#243;n podr&#237;a no resultar directamente en una fractura por acu&#241;amiento&#46; Los cambios relacionados con el envejecimiento o la degeneraci&#243;n en las propiedades y la morfometr&#237;a del material del disco no alterar&#237;an la distribuci&#243;n central del tejido de alto riesgo dentro del cuerpo vertebral y&#44; por lo tanto&#44; es posible que no causen fracturas por acu&#241;amiento&#46; Por tanto&#44; la etiolog&#237;a de las fracturas en cu&#241;a puede estar en otra parte&#46; Adams et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0325"><span class="elsevierStyleSup">14</span></a> propusieron que&#44; con la degeneraci&#243;n y el estrechamiento del disco&#44; la posici&#243;n erguida podr&#237;a provocar una cierta descarga anterior&#44; ya que el contacto se produce principalmente en las articulaciones facetarias y la carga se transfiere m&#225;s a trav&#233;s del arco neural&#46; Dicha descarga anterior puede causar <span class="elsevierStyleItalic">stress shielding</span> y p&#233;rdida &#243;sea adaptativa de la porci&#243;n anterior del cuerpo vertebral&#44; comprometiendo as&#237; la resistencia del hueso anterior&#46; De esta forma&#44; cuando una carga de flexi&#243;n hacia adelante act&#250;a sobre el cuerpo vertebral&#44; la porci&#243;n anterior fallar&#237;a primero y&#44; por lo tanto&#44; se producir&#237;a una fractura en forma de cu&#241;a&#46;</p><p id="par0175" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Alternativamente&#44; es posible que una carga moderada a flexi&#243;n no est&#233; directamente relacionada con las fracturas en cu&#241;a&#44; pero que una carga a flexi&#243;n m&#225;s severa s&#237; lo est&#233;&#46; Algunos estudios empleando un mayor grado de flexi&#243;n han encontrado relaci&#243;n con la aparici&#243;n de fractura por acu&#241;amiento anterior independientemente del estado de degeneraci&#243;n del disco<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0450"><span class="elsevierStyleSup">39</span></a>&#46; Por otra parte&#44; la flexi&#243;n moderada podr&#237;a producir fracturas vertebrales iniciales en los platillos vertebrales y en el hueso trabecular central subyacente<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0455"><span class="elsevierStyleSup">40</span></a>&#46; La carga c&#237;clica a flexi&#243;n en la zona posterior y quiz&#225;s incluso la fricci&#243;n puede provocar un colapso progresivo en el cuerpo vertebral anterior&#46; En ese caso&#44; la morfolog&#237;a observada de la fractura en forma de cu&#241;a podr&#237;a ser el resultado final de todo un proceso que desemboca en una fractura&#46; Es posible que el disco responda con mayor rigidez cuando disminuye su altura con la degeneraci&#243;n o cuando el disco es sometido a cargas elevadas&#44; lo que generar&#237;a una mayor tensi&#243;n dentro del cuerpo vertebral central&#44; que eventualmente podr&#237;a propagarse hacia una fractura anterior en forma de cu&#241;a&#46; Esta observaci&#243;n podr&#237;a explicar por qu&#233; el estrechamiento del espacio discal relacionado con la degeneraci&#243;n a menudo se relaciona con un mayor riesgo de fracturas vertebrales&#44; independientemente del tipo de fractura<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0460"><span class="elsevierStyleSup">41</span></a>&#46; Adem&#225;s&#44; las fracturas vertebrales pueden estar relacionadas con el da&#241;o por fatiga de los tejidos &#243;seos sometidos a cargas c&#237;clicas&#46; La fractura podr&#237;a ser el final de un proceso gradual de fallo por fatiga acumulativa del cuerpo vertebral&#46; O bien&#44; las fracturas pueden ocurrir lentamente bajo carga constante mediante una deformaci&#243;n gradual por fricci&#243;n&#46; Se requiere m&#225;s investigaci&#243;n para tener una comprensi&#243;n m&#225;s profunda de los mecanismos de la fractura por acu&#241;amiento de la columna&#46; Por lo tanto&#44; a pesar de profundo impacto tanto individual como de salud p&#250;blica de las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas&#44; los mecanismos biomec&#225;nicos subyacentes siguen siendo en gran medida desconocidos&#46;</p></span><span id="sec0050" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0070">Localizaci&#243;n de fracturas vertebrales a lo largo de la columna</span><p id="par0180" class="elsevierStylePara elsevierViewall">A pesar de que la baja masa &#243;sea sea un trastorno sist&#233;mico&#44; las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas no ocurren de manera uniforme a lo largo de la columna vertebral&#46; M&#225;s bien&#44; ocurren con m&#225;s frecuencia en las regiones dorsal media &#40;D7-D8&#41; y charnela dorsolumbar &#40;D11-L1&#41; que en otras partes de la columna&#46; Las razones subyacentes a esta distribuci&#243;n bimodal de las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas no se comprenden completamente&#44; aunque se han planteado hip&#243;tesis con relaci&#243;n a que los factores biomec&#225;nicos debidos a las variaciones en la curvatura de la columna podr&#237;an contribuir al aumento de la incidencia de las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas en estas regiones&#46; La cifosis tor&#225;cica m&#225;xima ocurre alrededor de D7-D8 y esto puede dar como resultado a mayores momentos de flexi&#243;n anterior y un mayor riesgo de fracturas en cu&#241;a anterior en esta regi&#243;n&#46; Briggs et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0465"><span class="elsevierStyleSup">42</span></a> utilizaron un modelo biomec&#225;nico de la columna para demostrar que los sujetos de edad avanzada con cifosis tor&#225;cica severa tienen mayores momentos de flexi&#243;n anterior&#44; as&#237; como mayores fuerzas de compresi&#243;n en los cuerpos vertebrales &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0005">fig&#46; 1</a>&#41;&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0005"></elsevierMultimedia><p id="par0185" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En la uni&#243;n dorsolumbar&#44; la curvatura de la columna pasa de cif&#243;tica a lord&#243;tica&#44; y la caja tor&#225;cica r&#237;gida da paso a una columna lumbar m&#225;s m&#243;vil&#46; La mayor incidencia de fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas en D11-L1 se podr&#237;a deber a que la caja tor&#225;cica ya no ayuda a proteger y soportar cargas extras en estos niveles inmediatamente inferiores de la columna<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0470"><span class="elsevierStyleSup">43</span></a>&#46; Adem&#225;s&#44; la transici&#243;n de una estructura relativamente r&#237;gida en la columna y caja tor&#225;cica&#44; a una regi&#243;n lumbar m&#225;s m&#243;vil puede contribuir a un mayor riesgo de fractura&#44; aunque el mecanismo subyacente no se comprende completamente &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0010">fig&#46; 2</a>&#41;&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0010"></elsevierMultimedia><p id="par0190" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Otro factor que puede contribuir a la distribuci&#243;n desigual de las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas incluye variaciones en la DMO y la resistencia &#243;sea a lo largo de la columna&#46; Las cargas de compresi&#243;n vertebral generalmente aumentan desde la columna dorsal hacia la lumbar&#46; Sin embargo&#44; Burklein et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0475"><span class="elsevierStyleSup">44</span></a> compararon la resistencia a la compresi&#243;n de las v&#233;rtebras D6&#44; D10 y L3 en 119 cad&#225;veres&#44; y hallaron s&#243;lo modestas correlaciones entre los diferentes niveles&#44; lo que sugiere cierta heterogeneidad en la resistencia &#243;sea a lo largo de la columna vertebral que puede contribuir a variaciones en la incidencia de fracturas en diferentes regiones de la columna&#46;</p></span><span id="sec0055" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0075">Biomec&#225;nica de las fracturas vertebrales en cascada</span><p id="par0195" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas tambi&#233;n son de vital importancia porque son un fuerte predictor del riesgo futuro de fractura en cualquier otra localizaci&#243;n&#44; independientemente de la DMO<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0480"><span class="elsevierStyleSup">45&#44;46</span></a>&#46; El riesgo de sufrir una nueva fractura vertebral osteopor&#243;tica es varias veces mayor en aquellos que ya tienen una&#44; en comparaci&#243;n con aquellos sin fracturas previas&#44; y aumenta exponencialmente con el n&#250;mero y la gravedad de las fracturas prevalentes&#46; Es motivo de gran preocupaci&#243;n la alta tasa de fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas posteriores a una fractura inicial&#44; a menudo denominado fracturas vertebrales en cascada<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0490"><span class="elsevierStyleSup">47</span></a>&#46; Hasta el 20&#37; de las mujeres con una fractura vertebral osteopor&#243;tica sufrir&#225;n una nueva fractura en el plazo de un a&#241;o<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0495"><span class="elsevierStyleSup">48</span></a>&#46;</p><p id="par0200" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Sin embargo&#44; no est&#225; claro por qu&#233; una fractura vertebral osteopor&#243;tica predispone a una persona a sufrir m&#225;s fracturas&#44; aunque existen varios factores que pueden contribuir a este fen&#243;meno&#46; Es posible que las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas sean un indicador de una resistencia &#243;sea deficiente en general junto con una microestructura trabecular y cortical deteriorada que predispondr&#237;a a la aparici&#243;n de m&#250;ltiples fracturas&#46; Tambi&#233;n es probable que la presencia de una fractura vertebral altere la carga mec&#225;nica experimentadas por los cuerpos vertebrales adyacentes<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0500"><span class="elsevierStyleSup">49</span></a>&#46; Takano et al&#46; estudiaron la estimaci&#243;n de la carga axial de compresi&#243;n y cizallamiento utilizando un modelo biomec&#225;nico<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0505"><span class="elsevierStyleSup">50</span></a>&#46; Determinaron que las fracturas vertebrales secundarias por compresi&#243;n son causadas no s&#243;lo por la fragilidad &#243;sea sino posiblemente tambi&#233;n por el aumento en la concentraci&#243;n de tensi&#243;n vertebral alrededor del sitio de la fractura inicial&#46; Adem&#225;s&#44; el aumento de la cifosis tor&#225;cica que puede resultar de fracturas en cu&#241;a anterior aumenta las cargas vertebrales<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0480"><span class="elsevierStyleSup">45</span></a>&#46; El centro de masa tambi&#233;n se desplazar&#225; hacia una zona anterior a su eje de rotaci&#243;n con un aumento de la cifosis&#44; que es un suceso conocido ante la presencia de la fractura vertebral osteopor&#243;tica y la debilidad de los m&#250;sculos extensores de la espalda&#46; Adem&#225;s&#44; se sabe que la cifosis aumenta con las sucesivas fracturas vertebrales&#46;</p><p id="par0205" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En la columna dorsal&#44; el aumento del momento flexor debido a la flexi&#243;n del tronco aumenta el riesgo de nuevas fracturas vertebrales&#46; La conservaci&#243;n de la lordosis lumbar es clave para mantener un correcto equilibrio en el planosagital y una fractura en la columna lumbar acelerar&#225; el proceso degenerativo<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0510"><span class="elsevierStyleSup">51</span></a>&#46; En conjunto&#44; este entorno de carga mec&#225;nica alterado puede tener un papel importante al contribuir a la aparici&#243;n de fracturas vertebrales en cascada&#46;</p></span><span id="sec0060" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0080">Conclusiones</span><p id="par0210" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La fractura vertebral es una caracter&#237;stica distintiva de la osteoporosis&#46; Las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas son eventos mec&#225;nicos que ocurren cuando la carga aplicada excede la capacidad para soportar la carga del cuerpo vertebral para soportar la carga&#46; Los factores de riesgo relevantes para la aparici&#243;n de la fractura pueden determinarse por la fragilidad del hueso vertebral a la resistencia de la carga aplicada</p><p id="par0215" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La disminuci&#243;n de la resistencia estructural no es solo el resultado de una densidad &#243;sea reducida&#44; sino que tambi&#233;n se debe a cambios en la arquitectura &#243;sea&#44; la remodelaci&#243;n &#243;sea y la tasa de reparaci&#243;n&#46;</p><p id="par0220" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las fracturas vertebrales osteopor&#243;ticas no ocurren de manera uniforme a lo largo de la columna vertebral&#44; sino que ocurren con m&#225;s frecuencia en las regiones dorsal media&#44; donde la cifosis tor&#225;cica es m&#225;xima&#44; y en la charnela dorsolumbar&#44; por la transici&#243;n de una estructura dorsal relativamente r&#237;gida a una regi&#243;n lumbar m&#225;s m&#243;vil&#46;</p><p id="par0225" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El riesgo de sufrir una nueva fractura vertebral osteopor&#243;tica es varias veces mayor en aquellos que ya tienen una&#44; en comparaci&#243;n con aquellos sin fracturas previas&#46; Estas fracturas vertebrales secundarias son causadas no s&#243;lo por la fragilidad &#243;sea sino tambi&#233;n por el aumento en la concentraci&#243;n de tensi&#243;n vertebral alrededor del sitio de la fractura inicial&#46;</p></span><span id="sec0065" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0085">Nivel de evidencia</span><p id="par0230" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Nivel de evidencia V&#46;</p></span><span id="sec0070" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0090">Financiaci&#243;n</span><p id="par0235" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los autores no recibieron subvenciones ni financiaci&#243;n externa para apoyar su investigaci&#243;n o preparaci&#243;n de este manuscrito&#46; No recibieron pagos u otros beneficios ni un compromiso o acuerdo para proporcionar dichos beneficios de una entidad comercial&#46; Ninguna entidad comercial pag&#243; ni dirigi&#243;&#44; ni acord&#243; pagar o dirigir&#44; ning&#250;n beneficio a ning&#250;n fondo de investigaci&#243;n&#44; fundaci&#243;n&#44; instituci&#243;n educativa u otra organizaci&#243;n caritativa o sin fines de lucro con la que los autores est&#233;n afiliados o asociados&#46;</p></span><span id="sec0075" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0095">Conflicto de intereses</span><p id="par0240" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los autores declaran no tener ning&#250;n conflicto de intereses&#46;</p></span></span>"
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Información del artículo

ISSN: 18884415
Idioma original: Español

DOI:10.1016/j.recot.2024.06.012

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2024 Noviembre	7	2	9
2024 Octubre	132	15	147
2024 Septiembre	101	26	127
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2024 Julio	82	30	112
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