Aspectos biológicos y mecánicos de la inter-fase clavo-hueso en fijación externa (¿por qué se sueltan los clavos de fijación?)

ASPECTOS BIOLÓGICOS Y MECÁNICOS DE LA INTER- FASE CLAVO-HUESO EN FIJACIÓN EXTERNA (¿POR QUÉ SE SUELTAN LOS CLAVOS DE FIJACIÓN?). J. M. Ma í. RESUMEN. La longe idad y du abilidad de los cla os de ijación ex e na es á ín imamen e elacionada con los acon ecimien os biológico-mecánicos que ocu en a ni el de la in e ase en e el me al y el hueso. La inse ción del cla o p oduce un daño óseo mic oes uc u al al que el hueso esponde á de una mane a a iable, dependien e de la g a edad y ipo de la lesión. La pé dida p ema u a de anclaje del cla o, la complicación más ecuen e de los ijado es ex e nos, es la consecuencia lógica de la espues a biológica del hueso a la inse ción aumá ica del me al. Es e a ículo p e ende analiza y e isa los dis in os ac o es que con ibuyen a la eso ción ósea al ededo del cla o, con el in de e i a la ci ada complicación en la medida de lo posible. Palab as cla e: In e ase cla o-hueso; Daño óseo mic oes uc u al; Fijación ex e na. INTRODUCCIÓN. La pé dida p ema u a de anclaje sólido del cla o de ijado ex e no al hueso y la mo bilidad que es o conlle a son las complicaciones más e- cuen es del uso de ijado es ex e nos. en ci ugía e e ina ia (1-3). La espues a biológica del hueso al daño é mico y mecánico p oducido po la inse ción del cla o in luye de mane a signi ica i a en la calidad del ejido en el que el cla o se ancla y de e mina la longe idad del implan e. Exis en di e sos ac o es a conside a al es udia la es a- bilidad a la go plazo del cla o, en e o os el dise- ño de la pun a del cla o, la p esencia o ausencia de osca, su diseño, la supe icie del me al, la éc- nica de inse ción del cla o y las ca ac e ís icas del hueso. La impo ancia ela i a de es os ac o es es, a eces, di ícil de cuan i ica po sepa ado. El p opósi o de es e a ículo es p opo ciona una e isión ac ualizada de la in luencia de es os ac- o es en la in e ase hueso-cla o y en el endí- Residen e Je e en Ci ugía de Pequeños Animales. College o Ve e ina y Medicine. 4700 Hillsbo ough S ee , Raleigh. No h Ca olina 27606. EE.UU. ABSTRACT. The du abili y and longe i y o ex e naI skele al íxa íon pins is in ima ely ela ed o biologic and mechanic ac o s, which occu a he pin-bone in e ace. Pin inse ion p oduces a mic os uc u al bone damage o which bone will espond in a a iable manne , depending on he se e i y and ype o insul . P ema u e pin loosening, he mos common complica ion o ex e nal ixa ion, is he logical consequence o he biological esponse o bone o he auma ic inse ion o he me al. This a icle in ends o analyze and e iew he di e en ac o s ha con ibu e o bone eso p ion a ound he pin, in o de o a oid he abo emen ioned complica ion as much as possible. Key wo ds: Pin-bone in e ace; Mic os uc u al bone damage; Ex e nal ixa ion. mien o a la go plazo de los cla os de ijado ex e no, con el in de minimiza las ci adas com- plicaciones en nues o uso dia io de la ijación ex e na. RESPUESTA ÓSEA A LA INSERCIÓN DEL CLAVO. Daño mecánico. Los cla os de ijado es án some idos a consi- de able es és mecánico, en ocasiones mucho mayo que un o nillo en una placa de os eosín e- sis. Es o es debido a a ias causas, en e o as, la ausencia de ue za de ensión es á ica p oducidas po el acoplamien o en e la placa y el o nillo, y el mayo b azo de palanca de los cla os de ijado debido a la dis ancia en e las ó ulas y la in e a- se cla o-hueso (4). Además, la ijación ex e na se ili 44 Aspec os biológicos y mecánicos de la in e ase cla o-hueso en ijación ex e na. J.M. Ma i. Clínica Ve e ina ia de Pequeños Animales. (A epa) Vol. 18, n.!:!1, 1998. Fig. 1. La pé dida del anclaje sólido de los cla os es la com- plicación más e- cuen e en nues o uso dia io de la ija- ción ex e na. És e es un ejemplo ex e- mo: la pé dida de aga e o al yla deses abilización del cuad o de ijado . usa comúnmen e en ac u as complicadas en las que la econs ucción ana ómica ósea es imposi- ble y, po lo an o, en las que el ijado es es- ponsable de neu aliza en soli a io odas las ue zas del apoyo du an e un la go pe iodo de cica ización. En cla os inse ados en zonas óseas cubie as po conside able ejido blando, el cons an e mo imien o de músculos y piel al ede- do del implan e induce una eacción in lama o- ia c ónica en los ejidos adyacen es que acili a la colonización bac e iana e in ección locales. La in ección ósea al ededo del cla o a o ece, debido a la consecuen e eso ción ósea, la pé - dida p ema u a de anclaje del cla o (1-5). La inci- dencia de es e p oblema y la mo bilidad asocia- da se educen conside ablemen e en cla os colocados en los llamados "pasillos segu os", zonas ana ómicas óseas con cobe u a muscula mínima. Es as zonas han sido desc i as an o en o opedia humana (5), como en e e ina ia (6-7). Pa a educi la icción en e el cla o y los ejidos adyacen es, especialmen e en cla os inse ados en zonas con abundan e cobe u a muscula , algunos au o es ecomiendan el endaje com- p esi o con inuo al ededo del cla o. Es o se consigue colocando unas gasas en e la piel y la ba a conec o a, con el in de comp imi e inmo- biliza los ejidos blandos du an e la cica ización ósea. Es a écnica conlle a los bene icios añadi- dos de la educción de la supu ación y meno mo bilidad del pacien e, pe o equie e más iem- po y a ención pa a el cambio pe iódico de los endajes. Aunque la mayo ía de los es udios des inados a in es iga la eacción isula a la inse ción de implan es me álicos han sido lle ados a cabo con o nillos, la misma eacción biológica se puede espe a de cla os de ijado ex e no. El callo pe iós ico y endós ico se desa olla al ededo del cla o en el espacio de dos semanas, cica izando las ine i ablesmic o ac u as p oducidas po la inse ción del cla o. En condiciones de es abilidad, células mesenquima osas llenan los espacios en e el hueso y el me al, se di e encian en células con capacidad os eogénica (8) y p oducen ma e ial óseo en unas cua o semanas. En e las cua o y seis semanas y en adelan e, el callo óseo p oducido se emodela y se educe a medida que el hueso co ical madu a. En de ini i a, es de espe a que odas las mic o ac u as cica icen si exis e su icien e mic oes abilidad (9). Po o a pa e, si las ue zas a las que los implan es es án some idos sob epasan su capacidad mecá- nica y la es abilidad en la in e ase no es o al, la di e enciación celula desc i a an e io men e no es posible y el ejido esul an e es ib oso en ez de óseo. Es a acumulación de ejido de g anula- ción al ededo del cla o esul a en una mayo ines abilidad local que, a su ez, impide la o ma- ción de ejido óseo sólido ce ando así el cí culo icioso. El esul ado es la pé dida de in e ase de anclaje sólido en e el hueso y el cla o, aducible clínicamen e en mo bilidad, pé dida de apoyo, i i ación isula y supu ación cons an e al ededo del cla o, y la pues a en pelig o de la es abilidad gene al del ijado (Fig. 1). Es o hace que los demás cla os del cuad o se sob eca guen mecáni- camen e, posiblemen e desencadenando el mis- mo p oblema de eso ción ósea pe i-implan e y comp ome iendo la es abilidad gene al del cuad o y la cica ización de la ac u a. Daño é mico. La empe a u a alcanzada en el hueso du an e la pene ación del cla o del ijado es á ín imamen- e ligada a a ios ac o es mecánicos como el dise- ño de la pun a del cla o (1O-1l), la p esencia y ama- ño del aguje o pilo o (12), la p esión y elocidad de alad o (13-14), en e o os. Los os eoci os y la ma iz o gánica ósea su en nec osis i e e sible a empe- a u as mayo es de 55 "C (15), aunque es posible causa daño óseo é mico a empe a u as an bajas como 47 "C (16), lo cual conlle a la pé dida acele a- da de anclaje. La i igación na u al del me al du an- e la inse ción limi a la empe a u a máxima alcan- zada en el hueso co ical, pe o el bene icio global de es a p ác ica es cues ionable (15). La e ige a- 46 Aspec os biológicos y mecánicos de la in e ase cla o-hueso en ijación ex e na. J.M. Ma li. Clínica Vele ina ia de Pequeños Animales. (A epe) Vol. 18, n 2 l, 1998. Fig 2. De a iba a abajo: cla o de Ellis ( osca nega i a); cla o pa cialmen e oscado, e minal ( osca posi i a, de esponjosa); cla o pa cialmen e oscado, cen al ( osca posi i a, co ical); cla o pa cialmen e oscado, cen al ( osca posi i a, de esponjosa). ción del me al p e ia a la inse ción no pa ece se una solución muy e ec i a o p ác ica, ya que sólo educe el daño óseo en la p ime a co ical (17). La medición de empe a u a ósea en condiciones de expe imen ación, sob e odo si se ealiza como cálculo indi ec o a pa i de la empe a u- a de la pun a del cla o, es sólo una ap oxima- ción a la ealidad y una ex apolación exac a no es posible (10). O os ac o es, como la empe a- u a inicial del hueso y el e ec o lub ican e y é - mico de la sang e ci culan e son di íciles de ep oduci expe imen almen e y su e ec o, di ícil de cuan i ica . FACTORES QUE INFLUEN- CIAN LA INTERFASE CLAVO- HUESO. Diseño del cla o. TIpos de cla o de ijado ex e no. Exis en di e sos ipos de cla os de ijado en el me cado y sus ca ac e ís icas ísicasy de endimien- o a ían eno memen e dependiendo de su diseño (Fig.2). Los cla os pueden se clasi icadosen no os- cadosllisos (cla os o agujas de Ki schne ) o osca- dos. Es os úl imos pueden se pa cialmen e osca- dos, con la osca p esen e en el cen o o en el ex emo del cla o, o o almen e oscados, con una longi ud mayo de osca en el ex emo del cla o. Dependiendo del ipo de pe il de osca, los cla os oscados pueden subclasi ica se en cla os con osca de pe il posi i o (cuando la osca es á cons uida sob e el cla o y su diáme o es mayo del diáme o del cla o)o cla os con osca nega i a (en los que la osca es á co ada a expensas del ás ago del cla o). Los cla os con osca, especialmen e de osca posi i a, son más cos osos que los lisos y, po lo an o, mucho menos ecuen emen e usados en la p ác ica e e ina ia. La p esencia, en los cla os de osca nega i a, de una ansición b usca en e la pa e oscada y la no oscada, con una educción del diáme o in e no en es e pun o, p edispone a la ac u a del implan e (18-19). Los cla os oscados y no oscados pueden se u ilizados en combina- ción den o del mismo cuad o de ijado ex e no, pa a ob ene el bene icio mix o de la ijación ígi- da p opo cionada po los cla os oscados y el bajo cos o de los no oscados (1). Los cla os sin osca dependen pa a su ijación de la icción en e el me al y el hueso que lo odea. El hueso no es un ma e ial o almen e ígi- do, sino que posee la p opiedad de la iscoelas i- cidad, es deci , que su capacidad pa a abso be ene gía depende de la elocidad de aplicación de la ue za. G acias a es a de o mabilidad ela i a, el hueso eje ce una ue za comp esi a adial hacia el cla o, cuando és e es inse ado sin o i icio pilo o p e io o cuando es e o i icio pilo o es de meno diáme o que el del cla o. Es e enómeno, cono- cido como p eca ga adial, se ca ac e iza po una ue za cen ípe a di igida desde el hueso hacia el cla o, con ec o es de ue za de igual magni ud en odas las di ecciones y que con ibuye a la es abi- lidad del implan e (20). No se conoce con exac i ud la elación óp ima en e el diáme o del o i icio pilo o y el del cla o no oscado pa a op imiza la p eca ga adial sin incu i en un daño mic oes- uc u al óseo excesi o. El hueso, como ma e ial biológico, puede de o ma se has a un 2% sin mic o ac u as, y es e da o ha sido u ilizado po algunos in es igado es como pun o de e e encia pa a de e mina la máxima di e encia ecomen- dable en e el diáme o del o i icio pilo o y el del cla o (21). La impo ancia exac a de la p eca ga adial pa a la ijación de los cla os oscados es desconocida, pe o di e sos es udios han p obado la necesidad de un o i icio pilo o pa a e i a un daño mac o y mic oes uc u al óseo excesi o (12,14,22) (Fig. 3). Diseño de la pun a del cla o. La mayo ía de los cla os de ijado ex e no en el me cado e e ina io es án equipados con una pun a de oca , ca ac e izada po es o cua o ca as planas de igual supe icie, con un ángulo de inclinación a iable. Exis en o os ipos de pun as, . . 47 Aspec os biológicos ymecánicos de la in e ase c1a o-hueso en ijación ex e na. J.M. Ma i. Clinica Ve e ina ia de Pequeños Animales. (A epa) VoL 18, nº l, 1998. Fig 3. La in oducción de cla os oseados sin aguje o pilo o lle a a un daño óseo excesi o. como la pun a de bayone a (con sólo dos ca as), la de media-b oca (con una ca a ocupando la mi ad del diáme o del cla o) y a ias modi icacio- nes, odas diseñadas pa a una ela i amen e a aumá ica y e icien e in oducción del cla o. Desde un pun o de is a mecánico, la di e encia cla e en e odas es as pun as y una pun a de b oca de alad o es su ca encia de acanaladu as pa a la eliminación del ma e ial óseo alad ado. La pun a de oca ca ece de ales su cos pa a la eli- minación de los agmen os y ma e ial óseo calien- es que esul an del a ance del cla o en la co ical del hueso, lo cual p o oca la impac ación de es e ma e ial en e la pun a de a ance y el nue o hueso a pe o a . Es o conlle a un daño é mico y mecá- nico al hueso que a a es a en ín imo con ac o con el cla o as su inse ción y p o oca una es- pues a biológica no deseable de eso ción ósea pos - aumá ica. Sin emba go, se ha sido demos- ado que los cla os lisos con pun a de oca ie- nen mayo esis encia a la ex acción, a pesa de su excesi o daño é mico, debido a su de icien e capacidad co an e, aumen ando de es e modo la p eca ga adial (13). Es, po lo an o,. ob io que exis e una incompa ibilidad en e las ca ac e ís i- cas ideales de una pun a de alad o e icien e y las que maximicen la p eca ga adial. Es po es o que dis in os in es igado es han ecomendado desde hace años la pe o ación p e ia de un aguje o pilo o, de meno diáme o que el del cla o a in oduci , pa a minimiza el daño óseo é mico y mecánico (2,12,14,22). Una modi icación de la pun a de oca , en la que las ca as son cónca as en luga de planas pa a acili a el d enaje de ma e- ial óseo al alad a , ha sido ecien emen e in es- igada en cla os lisos (11). En es e es udio, la pun a de oca modi icada p odujo empe a u as más bajas en la pun a de los cla os en compa ación con la pun a de oca no modi icada, pe o am- bién edujo la capacidad de anclaje del cla o. Es o úl imo es debido a que su mayo capacidad ala- d ado a p oduce un aguje o óseo mayo que la pun a de oca y, po lo an o, educe la p eca - ga adial del hueso hacia el cla o. Diseño de la osca. Nume osos es udios biomecánicos han p oba- do la supe io idad de la osca posi i a en e a la nega i a en p uebas de esis encia a la ex acción axial del cla o an o inmedia amen e as su inse - ción como as unas semanas (2,22). Además, los cla os con osca posi i a son menos suscep ibles a dobla se en la unión en e la pa e oscada y la no oscada ya que no exis e una educción de diá- me o en el ás ago. Un cla o impedimen o del uso u ina io de cla os oscados en la p ác ica e e ina ia dia ia es su al o cos o compa ando con cla os lisos. Dependiendo del ipo de ó ulas u ili- zadas, la colocación de mas de dos cla os osca- dos en el mismo cuad o de ijado puede se p o- blemá ica, ya que la pa e oscada del cla o no pasa po el aguje o de la ó ula des inado a la pa e no oscada. O os ac o es en el diseño de la osca, como la p opo ción ela i a del diáme o ex e no (ampli ud máxima de la osca) e in e no (diáme o del ás a- go), ambién conside ado como la p o undidad de osca, in luencian conside ablemen e sus ca ac e- ís icas mecánicas. El diáme o in e no de e mina p incipalmen e la esis encia al doblamien o del cla o, pe o no iene una in luencia impo an e en su esis encia a la ex acción axial (4). Como es ácil de en ende de mane a in ui i a, la p o undidad de la osca es el ac o que más in luencia iene en la capacidad de aga e del implan e en el hueso, ya que la esis encia a la ex acción axial es di ec a- men e p opo cional al á ea del cilind o de hueso en el que se ancla la osca (25). El paso de osca (la dis ancia en e dos c es as de osca consecu i as) de e mina el núme o de c es as que se anclan en hueso en un de e mina- do g oso de co ical. La educción del paso inc e- men a la supe icie de con ac o en e el me al y el hueso y, po lo an o, inc emen a la capacidad de anclaje de cualquie implan e oscado (26). Sin emba go, el uso de oscas con c es as más sepa- adas y p o undas es necesa io en ma e iales menos densos, como el hueso esponjoso, pa a que la osca pueda ancla se en una can idad su i- cien e de hueso (27). 48 Tipo de hueso. Aspec os biológicos y mecánicos de la in e ase cla o-hueso en ijación ex e na. J.M. Ma i. Clínica Ve e ina ia de Pequeños Animales. (A epa) Vol. 18, n." 1, 1998. Supe icie del cla o. Con el in de p oduci una in eg ación del implan e en el hueso que le odea y así e i a la pé dida p ema u a del anclaje, se han in es igado di e en es o mas de e es i la supe icie del me- al con ma e iales que p omue an el c ecimien o óseo. En el campo e e ina io, el i anio ha sido in es igado como e es imien o de cla os lisos en un modelo c ónico de ac u a en pe os (28). Los cla os e es idos mos a on una mayo esis encia a la ex acción que los no- e es idos, ocho sema- nas después de la ci ugía, pe o no se pudo de e - mina si la di e encia e a debida al c ecimien o óseo en el implan e o a la mayo icción p opo - cionada po el i anio. O os ma e iales, como la hid oxiapa i a, se u ilizan u ina iamen e pa a p oduci la os eoin eg ación de p ó esis de cade a no cemen adas y ha sido ambién u ilizada pa a e es i o os implan es o opédicos, incluyendo o nillos y cla os de ijación ex e na (29). Técnica de inse ción. La inse ción manual comple a del cla o de ija- do es á ine i ablemen e asociada a un conside a- ble daño mecánico debido a la imposibilidad ísica del ci ujano de man ene el cla o en el eje inicialde inse ción du an e odo el p oceso (2,27). A medida que el ci ujano se a iga, la colocación a aumá ica de los implan es es an es se hace más di ícil. La elocidad de alad o es un ac o impo an e en la gene ación de al as empe a u as en hueso y es á ín imamen e asociada a la p esión al ala- d a . La empe a u a alcanzada en hueso co ical se ele a conside ablemen e y sob epasa a menu- do el lími e ole able cuando se u ilizan al as elo- cidades (700 p n), compa adas con bajas eloci- dades (300 pm) (2,14). La mayo ía de clínicas e e ina ias en las que se p ac ica un núme o mínimo de ci ugías o opédicas, poseen un ala- d o de ma que e ía eléc ico o de ba e ía eca ga- ble que si e adecuadamen e, sal adas las p ecau- ciones de es e ilidad, como sus i u o económico de los cos osos alad os de ai e comp imido. La g an mayo ía de es os alad os eléc icos dispo- nen de elocidades de alad o muy supe io es a 700 pm y, en ocasiones, es a elocidad no es ácilmen e egulable con el ga illo. Po lo an o, es ecomendable el uso de un alad o con dis in as posiciones de egulación de elocidad, con el in de e i a el sob ecalen amien o del hueso como esul ado de su ápida icción con el me al. Las ca ac e ís icas ísicas del hueso a ec an con- side ablemen e la esis encia a la inse ción y ex acción de cualquie implan e me álico. El hueso co ical o ece una mayo capacidad de anclaje pa a un implan e oscado que el hueso esponjoso, capacidad que se inc emen a de mane a lineal con el inc emen o del g oso de la co ical (30). Los dos ipos de hueso, co ical (dia i- sa io) y esponjoso (me a isa io), p esen es en hue- sos la gos o ecen dis in as ca ac e ís icas de den- sidad y du eza, y la p opo ción ela i a de cada ipo en una zona ósea de e minada es ambién a iable en e huesos. Po ejemplo, la ibia canina es no o ia po posee una co ical muy delgada en su me á isis p oximal compa ada con el es o del hueso (31) y, po lo an o, los cla os inse ados en la diá isis ibial o ecen mayo esis encia a la ex acción que los me a isa ios (23). Po el con a- io, el g oso co ical en el adio canino es muy homogéneo y la posición del cla o en el hueso no pa ece in luencia excesi amen e sus ca ac e ís i- cas mecánicas (22). CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES GENERALES. 1. E i a la inse ción manual o a máquina del cla o sin o i icio pilo o. Aunque el amaño ideal del o i icio pilo o en elación con el diáme o de cada cla o no es á bien es udia- do, la p esencia de un aguje o de, po lo menos, el 75% del diáme o del cla o es eco- mendable pa a los cla os sin osca y cla os con osca nega i a. En el caso de cla os oscados, usa un aguje o pilo o de, po lo menos, el 75% del diáme o del ás ago. 2. Con ola la elocidad y la p es on del alad o. Incluso con la u ilización de un o i i- cio pilo o p e io, es ecomendable no sob e- pasa las 300 pm, con una p esión mode a- da, pa a no p oduci daño é mico excesi o en el hueso. 3. Usa cla os oscados de mane a limi ada y calculada. Su colocación en zonas cla e ( ibia p oximal) asegu a una ijación ígida en un á ea di ícil, y su uso, en combinación con 50 de inse ción. En caso de duda sob e la igidez de la ijación, coloca una segunda ba a conec o a. Es a simple medida duplica á p ác- icamen e la igidez del cuad o y puede se u i- lizada en cualquie si uación pa a e o za un cuad o unila e al y e i a la necesidad de cua- d os bila e ales. Aspec os biológicos ymecánicos de la in e ase c1a o-hueso en ijación ex e na. J.M. Ma i. Clínica Ve e ina ia de Pequeños Animales. (A epa) Vol. 18, n." 1, 1998. cla os no oscados en el mismo ijado , limi a el cos o del ma e ial u ilizado. G acias a su supe io anclaje y igidez, el uso de cla os os- cados e i a, en una g an mayo ía de casos, la necesidad de cons ui cuad os bila e ales o excesi amen e complicados. Es o conlle a ob ias en ajas de educción del daño ia ogé- nico de los ejidos blandos adyacen es. 4. E i a inse ción de cla os en zonas cubie as de músculo. La colocación de cla- os en pasillos segu os (ca a medial de la ibia y el adio) educe la mo bilidad del pacien e, la incidencia de in ección ósea al ededo del cla o y de pé dida p ema u a de anclaje y ase- gu a el buen uso de la ex emidad du an e la cica ización ósea. 5. Usa un mínimo de es cla os sólidos po agmen o p incipal. Siemp e que el cuad o de ijado no sea incómodamen e com- plicado o in e ie a con la muscula u a, el uso de un cuad o excesi amen e ígido no conlle a ninguna des en aja. U iliza cla os su icien e- men e g uesos, pe o cuyo diáme o nunca exceda el 30% del diáme o óseo en el pun o BIBLIOGRAFÍA. 1. A an ON, Toombs JP, Hollingswo h Se. 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