Análisis del efecto de la forma geométrica y la técnica de implantación del componente glenoideo en prótesis anatómicas de hombro

Abstract

[ES] El hombro es una de las articulaciones con mayor prevalencia de desórdenes musculoesqueléticos en el cuerpo humano y, en casos severos, tiende a recurrir a la artroplastia de hombro. Esto no sólo repercute seriamente en la vida de las personas que padecen las afecciones, sino que supone una importante carga para el sistema sanitario. En el actual trabajo se ha estudiado el comportamiento biomecánico de varios modelos comunes de componentes glenoideos empleados en este ámbito con el fin de analizar la seguridad de estos.

Para ello se examinó a fondo el estado del arte referente a las geometrías y técnicas o trayectorias de implantación y se construyeron sobre la escápula los respectivos modelos con programas CAD. Para un mayor realismo, la geometría y propiedades de la escápula se obtuvieron a través de softwares específicos de segmentación y mapeado densitométricos. Tras el modelado, se incorporaron a un programa CAE las geometrías, las propiedades de los distintos materiales, las condiciones de contorno y las fuerzas según el ángulo de elevación del humero. Tras llevar a cabo un análisis por el método de los elementos finitos (MEF), los resultados de la simulación mostraron la distribución de tensiones y deformaciones en los distintos componentes.

Los resultados obtenidos indican, en general, un uso seguro de los tres modelos de implantes y de las dos colocaciones; con preferencia por la geometría incrustada (inlay), seguida del tipo clavija (pegs) y con relativamente baja influencia de la colocación empleada. En algunos casos, el efecto de concentración de tensiones genera tensiones puntuales que podrían afectar a medio ¿ largo plazo al hueso trabecular. Sin embargo, la estabilidad del resto de estructuras, especialmente el hueso cortical, se encuentra más que garantizada.

De este trabajo se puede concluir que ciertas combinaciones de geometría y trayectoria de colocación favorecen la seguridad de los componentes articulares sobre otras y, tal como se ha comprobado, los resultados respetan la jerarquía presente en la literatura científica hasta la fecha.

[EN] The shoulder is one of the joints with the highest prevalence of musculoskeletal disorders in the human body and, in severe cases, tends to resort to shoulder arthroplasty. This not only seriously impacts the lives of people with the conditions, but places a significant burden on the healthcare system. In the current work, the biomechanical behavior of several common models of glenoid components used in this field has been studied in order to analyze their safety.

For this, the state of the art regarding the geometries and techniques or implantation trajectories was thoroughly examined and the respective models were built on the scapula with CAD programs. For greater realism, the geometry and properties of the scapula were obtained through specific densitometric mapping and segmentation software. After the modeling, the geometries, the properties of the different materials, the boundary conditions and the forces according to the elevation angle of the flue were incorporated into a CAE program. After carrying out an analysis by the finite element method (FEM), the simulation results showed the distribution of stresses and deformations in the different components.

The results obtained indicate, in general, a safe use of the three models of implants and of the two placements; with preference for the embedded geometry (inlay), followed by the peg type (pegs) and with relatively little influence of the placement used. In some cases, the stress concentration effect generates specific stresses that could affect trabecular bone in the medium to long term. However, the stability of the rest of the structures, especially the cortical bone, is more than guaranteed.

From this work it can be concluded that certain combinations of geometry and placement trajectory favor the safety of joint components over others and, as has been verified, the results respect the hierarchy present in the scientific literature to date.