Método de Evaluación Biomecánica de Caderas con DDC Inveterada

Abstract

La displasia del desarrollo de la cadera (DDC) es uno de los principales padecimientos ortopédicos pediátricos, y se refiere a un mal posicionamiento o configuración de los componentes anatómicos de la cadera. Esto ocurre porque durante el periodo prenatal, neonatal o de la infancia, la cadera no se desarrolla de manera normal, resultando en algún grado de deficiencia funcional, deformidad y/o dolor [1]. El problema puede presentarse como una ligera inestabilidad, o incluso, pueden llegar a ocurrir hasta dislocaciones completas. De ser diagnosticado en los primeros meses de vida, el tratamiento es conservador y los pacientes tienen un pronóstico favorable[1,2]. Desafortunadamente, en nuestro país, un importante porcentaje de niños presentan secuelas por DDC inveterada, en los cuales el diagnóstico se presenta hasta años después de nacer [3]. En estos casos, la severidad de la displasia es mayor, el tratamiento es más agresivo, y los resultados, menos predecibles. La DDC inveterada se relaciona con alteraciones en la columna vertebral y miembro contralateral, acortamiento de la extremidad, dolor y movilidad limitada, así como procesos degenerativos y desgaste articular en la adultez. La DDC inveterada se trata quirúrgicamente, con osteotomías pélvicas y femorales, para corregir la deformidad y devolver congruencia y función a la articulación. Existen diversas técnicas de osteotomía para tratar la displasia (Salter, Triple de Steel, Canz, Chiari, Pemberton, Dega, entre otras) [4–8], la técnica seleccionada dependerá de diversos factores, como el grado de corrección necesario, la edad del paciente o la experiencia del cirujano. Las osteotomías pélvicas pediátricas son algunas de las cirugías con mayores retos técnicos para el cirujano; a pesar de esta dificultad, la planeación quirúrgica y el seguimiento clínico tradicionalmente se lleva a cabo por medio de radiografías sencillas, ya que son de bajo costo y poco invasivas, en comparación con otros estudios, como las tomografías. No obstante, las capacidades de representación tridimensional de las tomografías computarizadas y la integración de datos tomográficos en modelos biomecánicos hacen de esta tecnología una buena alternativa a las radiografías convencionales para el estudio de caderas displásicas, a pesar del incremento en costo y dosis de radiación. Aunque la cirugía devuelve funcionalidad a la articulación, y la remodelación del esqueleto en desarrollo corrige en gran parte las deformidades, las secuelas de DDC inveterada se relacionan con problemas articulares degenerativos en la adultez. Profesionales en todo el mundo investigan las causas detrás de estos problemas degenerativos para mejorar los tratamientos para displasia [2,4,9]; se busca una correlación entre parámetros clínicos y biomecánicos que permita predecir el desempeño a largo plazo de una cadera con DDC. El Instituto Nacional de Rehabilitación (INR) recibe casos severos de DDC. El Servicio de Ortopedia Pediátrica, al requerir de una técnica versátil y que permita amplios grados de corrección, practica acetabuloplastías tipo Dega para tratar pacientes de entre 3 y 6 años de edad con DDC inveterada. En colaboración con el Laboratorio de Biomecánica del mismo instituto, médicos e ingenieros investigan la efectividad de este tratamiento quirúrgico, con la finalidad de mejorar el entendimiento que se tiene de la enfermedad, y desarrollar nuevas herramientas que auxilien en la planeación del tratamiento y seguimiento clínico de los pacientes. El método de evaluación propuesto en este trabajo de tesis combinó técnicas de modelado tridimensional, Análisis por Elementos Finitos (FEA), impresión 3D y radiología convencional. Se utilizaron algunos de los primeros estudios tomográficos de pacientes con DDC inveterada tratados en el INR y es el primer trabajo de este tipo en el instituto en emplear Análisis por Elementos Finitos en modelos tridimensionales basados en estas tomografías. Se analizaron las caderas de pacientes a distintos tiempos postoperatorios y se simularon escenarios hipotéticos del procedimiento quirúrgico. Diversas mediciones a modelos tridimensionales de las caderas mostraron diferencias morfológicas entre las caderas sanas y displásicas de los pacientes. Análisis por Elementos Finitos de estos mismos modelos 3D permitieron evaluar, cuantitativa y cualitativamente, el comportamiento biomecánico de las caderas, en términos de la magnitud y distribución de esfuerzos en la superficie articular. Comportamientos biomecánicos deficientes se relacionaron con alteraciones morfológicas, mayor edad al momento de la cirugía y menor tiempo postoperatorio. A pesar de ciertas limitaciones, el desarrollo y resultados de estos análisis permitieron entender mejor el comportamiento postoperatorio de las caderas de estos pacientes y establecer la primera aproximación de un método de evaluación biomecánica de caderas con DDC inveterada.