Biomecánica de las Osteosíntesis

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Biomecánica de las Osteosíntesis
Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Biomecánica de las
Osteosíntesis
“Solución de continuidad a nivel del hueso”.
Unidad fracturaria
• Engloba no sólo la lesión del hueso, sino la de
los tejidos adyacentes también comprometidos:
• Músculos
• Fascias
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2
Clasificación AO www.aofoundation.org
A1
B2
C3
“Las fracturas, a partir de los Tipos, están
ordenadas según su complejidad, dificultad de
tratamiento y pronóstico. Los Tipos crecen en
complejidad según avanzan las letras del
abecedario (A, B, C). Los Grupos y Subgrupos
tienen peor pronóstico según avanza la
numeración (1, 2, 3)”.
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3
Lic. Pablo La Spina (Director) - Lic. Marcelo Altamirano (Subdirector)
1
Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Lesión músculo – tendinosa

No hay lesión muscular

Lesión muscular circunscripta a un
único compartimiento
Lesión muscular considerable, al
menos de dos compartimientos
Defecto muscular, sección
tendinosa, contusión muscular
amplia
Síndrome compartimental o
síndrome de aplastamiento con
amplia zona de lesión



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Lesión neurovascular

No hay lesión neurovascular

Lesión aislada de un nervio

Lesión vascular localizada

Lesión vascular segmentaria extensa
Lesión neurovascular combinada,
incluyendo la amputación parcial o
incluso completa

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Lesiones cutáneas IC (fracturas cerradas)

No hay lesión cutánea

No hay herida cutánea,
pero sí contusión
 Despegamiento cutáneo
circunscripto
 Despegamiento cutáneo
extenso, cerrado
 Necrosis cutánea
secundaria a la contusión
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Lesiones cutáneas IO (fracturas abiertas)
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
Apertura cutánea de dentro afuera

Lesión de la piel desde afuera, menor
de 5 cm, de bordes contusos

Lesión cutánea mayor de 5 cm, mayor
contusión, bordes desvitalizados

Pérdida cutánea considerable, con
contusión de todo el grosor cutáneo

Despegamiento abierto extenso
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Clasificación de las fracturas expuestas (Dr. Gustilo)
Herida puntiforme
< 1cm.
Grado I
Limpia
Herida lacerante
> 1cm.
Grado II
Lesión moderada de partes blandas
A
Grado III
Herida lacerante grave y extensa, pero con
suficiente cobertura vital
Con exposición ósea marcada
B
Sin cobertura vital
C
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Con lesión arterial
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Consolidacion ósea primaria

Ocurre cuando existe contacto directo e íntimo entre los
fragmentos de la fractura.

El hueso nuevo se forma directamente de los bordes óseos
comprimidos.
– Endostio

Es muy lenta

No hay evidencia radiográfica de callo óseo

El proceso depende en principio de una reabsorción
osteoclástica del hueso seguida de una formación de hueso
nuevo por los osteoblastos
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Consolidacion ósea secundaria

Consiste en la mineralización y reemplazamiento óseo de
una matríz cartilaginosa con la formación de un callo óseo
característico en la radiografía.

Cuanto más movilidad tenga el foco de fractura, mayor
cantidad de callo.

El callo forma un puente externo que estabiliza el foco de
fractura.
– Perióstio

Es el tipo más frecuente de reparación ósea
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Fases o estadios de la consolidación
según Cruess y Dumont
Duración
Fase de
reparación
Inflamatoria
1 – 2 semanas
10 %
Reparación
Meses
40 %
Meses - años
70 %
Fase
Remodelación
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Fase inflamatoria

Formación de hematoma

Reacción Inflamatoria y actividad
osteoclástica
- Neutrófilos
- Macrófagos
- Fagocitos
- Osteoclastos
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Fase de reparación

Invasión del Hematoma
- Condroblastos
- Fibroblastos

Formación del Callo Blando
- Osteoblastos

Formación del Callo Duro
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Fase de remodelación




Estabilidad al Foco de Fractura
Resorción del exceso de callo
Actividad osteoblástica y osteoclástica
Reforma del canal medular
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Proceso de consolidación de una fractura
Extravasación
sanguínea posterior
a la lesión ósea
• Hematoma
• Hipertermia focal +
catabolitos de
tejidos necrosados
Callo
definitivo
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Organización de
un coágulo con
malla de fibrina
• Sirve de sostén
para la
penetración
Se va
transformando,
remodelando y
orientando las
trabéculas en
sentido funcional
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Tejido de
granulación y
formación de la
sustancia
osteoide
Da lugar al
callo blando
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Partes
blandas
Aporte
sanguíneo al
foco de
fractura
Endostio
2/3
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Periostio
1/3
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Retardo de consolidación
 Es
la prolongación anormal del
plazo en que habitualmente se
forma el callo de fractura
– Hasta 6 meses después de la fractura
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Pseudoartrosis – Concepto
•
Es el estado final de una fractura no consolidada.

Complicaciones más severas y difíciles de resolver,
que pueden aparecer durante un proceso de
reparación de las fracturas.

Se puede hablar de pseudoartrosis cuando hayan
pasado un mínimo de 9 meses desde la lesión y la
fractura no muestre signos visibles de progresión
hacia la consolidación durante 3 meses.
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Pseudoartrosis – Concepto

Los cambios anatomopatológicos y el tejido fibroso
denso presente en el foco de pseudoartrosis, son la
respuesta a malas condiciones de oxigenación,
provocadas por una insuficiente estabilidad del foco
y por el consecuente daño a la microcirculación del
callo en reparación.

No es un tejido patológico, sino una adaptación del
mismo ante la falta de oxígeno.
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Pseudoartrosis – Clasificación
Hipertróficas - Hipervasculares
Atróficas - Avasculares
Con capacidad de reacción biologica
Sin capacidad de reacción biológica
En pata de elefante: formación de callo
abundante. Se originan por una fijación
precaria, inmovilización inadecuada, o carga
prematura.
En casco de caballo: moderamente
hipertróficas. Hay callo incipiente pero
insuficiente para la consolidación.
Hipotróficas u oligotróficas: el callo esta
ausente. Fractura con gran desplazamiento o
distracción de los fragmentos.
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En cuña de torsión: fragmento intermedio con
aporte vascular disminuido.
Conminutas: fragmentos intermedios
necrosados.
Con defecto óseo: pérdida de un segmento de
la diáfisis.
Atróficas: tejido cicatrizal con escaso poder
osteogénico. Los extremos son osteoporóticos
y atróficos.
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Peso
20
Gravedad
Eje
Neutro
T ió
Tensión
C
Compresión
ió
Piso
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Modos de carga
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
El hueso se fractura por sobrecarga mecánica

El tipo de fractura depende, sobre todo, del tipo de
fuerza ejercida y de energía liberada

Torsión
Fractura espiroidea

Avulsión
Fractura transversal

Flexión
Fracturas oblicuas cortas

Compresión axial
Impactación metafisaria

Más de un fragmento
– Enorme liberación de energía
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
En la consolidación de las fracturas existe
una relación muy estrecha entre las
fuerzas mecánicas y la reacción biológica
Reconstrucción estable del hueso fracturado
Reducción anatómica
Compresión
Reducir la fuerza que
debe soportar un implante
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Tratamiento Médico
Yesos
Incruento
Férulas
Fracturas
Cruento (cirugía)
Procesos
degenerativos
Implante de
sustitución
Reemplazo
Implante de
reparación
Osteosíntesis
Implante de
sustitución
Reemplazo
Implante de
reparación
Osteosíntesis
Cruento
(cirugía)
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Tornillos
SAAT
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Placa
con
tornillo
Clavijas
Clavo-placa
Osteosíntesis
Alambres
Compresivo
autodeslizante
Endomedulares
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Fijadores
externos
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Osteosíntesis

Son implantes de reparación

Restauran la extremidad lesionada

Permiten la reducción anatómica de los
fragmentos
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Osteosíntesis
Reducción
anatómica de
los fragmentos
Buena
vascularización
Restaurar
la
función
Movimiento
activo
precoz
Osteosíntesis
estable
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Osteosíntesis
Rígidas
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Dinámicas
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Osteosíntesis Rígida

Tornillos, placas con tornillos, endomedulares
acerrojados

Osificación primaria

Sin callo voluminoso

Se necesita osificación para cargar

Si se carga antes de la unión se puede romper el
material
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Osteosíntesis dinámicas

Fijadores externos, endomedulares sin cerrojo

Permiten la compresión-tracción
p

Osificación secundaria

Callo voluminoso

No se necesita unión para cargar
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
Se suma la estática del cerclaje con la
dinámica de la fuerza del cuádriceps
– La tensión del tendón y la fuerza muscular
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Endomedular: un poco de Historia

Gerhard Küntscher
(1902 – 1972)
– 1940

American Society of Testing and Materials (ASTM)

Osteosíntesis cerrada, estable, utilizando clavos
trebolares introducidos en la cavidad medular de
ambos fragmentos óseos.
– Dispositivos de Fijación intramedular (DFIM)
• Küntscher, G. The Küntscher method of intramedullary fixation. J. Bone Jt., 1958;
Surg 40A,1:17
• Küntscher G: Intramedullary Surgical Technique and Its Place in Orthopeadic
Surgery: My present concept; J. Bone Joint Surg 47 – A: 809, 1965
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La estabilidad del implante
Künstcher
 El
contacto entre el clavo y endostio
 Control
de las fuerzas de angulación
 Menos
control para fuerzas de rotación y carga
axial
 Nivel
 El
y tipo de fractura
grado de conminución
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Osteosíntesis Endomedular

No aumenta el daño de los tejidos
– Piel, subcutáneo, músculos y periostio

Afecta la irrigación endostal

Se logra fijación fracturaria estable

Puede ser fresado o no fresado
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
El enclavado endomedular acerrojado permite:

Realizar osteosíntesis de fracturas diafisarias con
mínima lesión de partes blandas.

Aumentar la estabilidad rotacional del sistema.

Evitar desviaciones en el eje longitudinal
– sobre todo en fracturas metafisarias

Controlar el acortamiento del hueso fracturado.
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Indicaciones:

Fracturas de tibia
– Estable o inestable
– Desde 5 cm. por debajo del TAT hasta 5 cm. por arriba de la
articulación del tobillo
• Distancia necesaria para garantizar el bloqueo

Politraumatismos con
– Fractura de fémur ipsilateral
• Rodilla flotante
– Fractura de fémur contralateral
– Fracturas expuestas tipo I, II, IIIA de Gustillo
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Controversia
Clavos Fresados
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Clavos No Fresados
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Controversia: Fresado – No Fresado
Cada uno tiene ventajas y desventajas
No existe consenso del método a utilizar en cada caso clínico
Fresado:
La estabilidad depende del
apoyo en 3 puntos dentro
del canal medular
No Fresado:
La estabilidad esta dada
por los tornillos de bloqueo
Biomecanicamente se comportan
distinto:
Finkemeier CG, Schmidt AH, Kyle RF, Templeman DC. A prospective, randomized study of intramedullary nails
inserted with and without reaming for the treatment of open and closed fractures of the tibial shaft. J Orthop Trauma.
2000 Mar-Apr; 14(3):187-93.
Fresado
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E
f
e
c
t
o
s
P
o
s
i
t
i
v
o
s
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43
Permite la colocación de un clavo de mayor
diámetro, (incrementa el área de contacto entre
implante y hueso), favoreciendo la estabilidad y
permitiendo la carga axial precoz.
El fresado aumenta la circulación perióstica a
nivel del foco de fractura.
Disminuiría el
tiempo de
consolidación y
el porcentaje de
pseudoartrosis
Beneficia la osteogénesis a nivel del foco de
fractura, aportando suplemento óseo.
Reichert ILH, McCarthy ID, Hughs SPF. The acute vascular response to intramedullary reaming:
microsphere estimation of blood flow in the intact ovine tibia. J Bone Joint Surg 1995;77B:490-493.
Court-Brown CM. Reamed intramedullary tibial nailing: an overview and analysis of 1106 cases. J
Orthop Trauma. 2004 Feb;18(2):96-101
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Fresados
Efectos Negativos
Disminuirían el aporte vascular al foco de
fractura, alterando el proceso de consolidación
y aumentando el riesgo infeccioso.
Esto motivo el lanzamiento de los clavos EM
no fresados sólidos y de menor diámetro.
Larsen LB, Madsen JE, Hoiness PR, Ovre S. Should insertion of intramedullary nails for tibial
fractures be with or without reaming? A prospective, randomized study with 3.8 years' follow-up. J
Orthop Trauma. 2004 Mar;18(3):144-9.
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Fresado disminuye
70% el flujo cortical
Sobre la circulación
endóstica
F
Fresado
E
f
e
c
t
o
s
N
e
g
a
t
i
v
o
s
No Fresados
disminuye 30% el
flujo cortical
Oclusión de vasos
sanguíneo
Aumenta la presión
endomedular en el
segmento distal
Producción de
éémbolos
b l grasos.
Daño térmico
Reacción inflamatoria
sistémica en el postoperatorio temprano
1-7 días
Klein MPM, Rahn BA, Frigg R, Kessler S, Perren SM. Reaming versus non-reaming in medullary nailing: interference with cortical circulation
of the canine tibia. Arch Orthop Trauma 1990;109:314-316.
Court-Brown CM. Reamed intramedullary tibial nailing: an overview and analysis of 1106 cases. J Orthop Trauma. 2004 Feb;18(2):96-101
No Fresado
N
Lic. Tironi - Lic. La Spina
E
f
e
c
t
o
s
P
o
s
i
t
i
v
o
s
Biomecánica de las osteosíntesis
Mejor preservación y
recuperación de la
circulación endóstica
Clavos de menor
diámetro y sin
fresar
46
Menor riesgo
infeccioso
Colocación más simple
y rápida.
Menor riesgo de
embolia grasa
Blachut PA, O'Brien PJ, Meek RN, Broekhuyse HM. Interlocking intramedullary nailing with and without reaming for
the treatment of closed fractures of the tibial shaft. A prospective, randomized study. J Bone Joint Surg Am. 1999
May;79(5):640-6.
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47
No Fresado
N
Menor estabilidad al hueso
fracturado
E
f
e
c
t
o
s
N
e
g
a
t
i
v
o
s
Menor diámetro
Mayor número de malas
alineaciones, retardos de
consolidación y pseudoartrosis
Mayor número de cirugías
secundarias y prolongación del
tiempo de consolidación de la
fractura
Falla del implante
Ruptura de los tornillos
de bloqueo
Gaebler C, Berger U, Schandelmaier P, et al. Rates and odds ratios for complications in closed and open tibial fractures treated with
unreamed, small diameter tibial nails: a multicenter analysis of 467 cases. J Orthop Trauma. 2001; 15:415–423.
Finkemeier CG, Schmidt AH, Kyle RF, Templeman DC. A prospective, randomized study of intramedullary nails inserted with and
without reaming for the treatment of open and closed fractures of the tibial shaft. J Orthop Trauma. 2000 Mar-Apr; 14(3):187-93.
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Clavo sólido No Fresado
Desventaja
Ventaja
Schatzker J, Tile M. The Rational of Operative Fracture care, 1996 Pag. 439
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Menor contacto con endostio
Menor daño de la irrigación
Clavos No Fresados
V
e
n
t
a
j
a
s
Menos espacio muerto
Menor riesgo de infección
Menos presión endomedular
Menor riesgo de embolización
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Clavos No Fresados
Desventajas
10-15% de rotura
de tornillos de
bloqueos
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Menor diámetro
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Mayor fragilidad
51
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Facilita la colocación del
clavo
V
e
n
t
a
j
a
s
Fresado
Permite la inserción de un
clavo de mayor diámetro
Tornillos de bloqueo de
mayor diámetro
Aumenta el contacto con el
endostio
Estimula la consolidación
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52
Lesiona la circulación endostal y
cortical en un 70%
Fresado
D
e
s
v
e
n
t
a
j
a
s
Aumenta las posibilidades de
infecciones profundas
Necrosis térmica
Aumenta el riesgo de síndrome
compartimental
Aumenta el dolor región anterior de la
rodilla
Aumenta la presión dentro del canal
medular
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53
Fijadores externos: Un poco de Historia



La fijación externa es un método más de
osteosíntesis, teniendo múltiples pero
precisas indicaciones.
No se trata de un método moderno.
Reviendo la historia de la medicina, ya en
las obras de Hipócrates se encuentran
descripciones del empleo de tutores
externos en el manejo de las fracturas.
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18
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Fijadores externos: Un poco de Historia

G. Ilizarov
– Mediados del siglo XX
– Sistema de fijación circular
– Comenzó a desarrollar trabajos sobre elongación
ósea que permitieron corregir déficit de longitud
fuesen estos postraumáticos o congénitos.

Planteo el concepto de dinamización, en el
tratamiento de las fracturas.
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55
Fijadores externos: Un poco de Historia

La Universidad de Verona a través del Prof. G. De
Bastiani y colaboradores en 1979
– Desarrollaron un nuevo sistema de fijación externa
monolateral
– Denominaron Fijador Axial Dinámico
– Cuya filosofía consiste en respetar y favorecer el
proceso fisiológico natural de consolidación de las
fracturas.
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56
Dinamización en el sitio de fractura
(Prof. G. De Bastiani)
C
Consiste
i t en dos
d principios:
i i i
Movilización cíclica
temprana
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Carga progresiva
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Micromovimiento
cíclico
Carga de peso
progresiva
• El foco de fractura se
impacta y distrae
secuencialmente,
favoreciendo el desarrollo
del callo óseo.
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• Permite la formación y
maduración gradual del
callo de fractura
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58
La fijación axial dinámica
Respeta y favorece el proceso fisiológico de la consolidación
de las fracturas
Movimiento axial controlado
gradual y progresivo en el
foco de la fractura en etapas
más avanzadas de este
proceso.
Rigidez en las etapas
iniciales
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59
Fase 1
Rigidez
Con el cuerpo del
fijador bloqueado, la
carga se transmite a
través de los tornillos
al fijador y de este al
otro grupo de tornillos
puenteando la
fractura.
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La estabilidad
depende de la
distancia fijador hueso y del número de
tornillos colocados por
cada cabezal.
Biomecánica de las osteosíntesis
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Fase 2
Dinamización controlada
Aflojar el tornillo del cuerpo hembra del fijador axial,
sin retirar el compresor-distractor
En fracturas estables entre
la 2da. y 4ta. semana
En fracturas inestables
entre la 6ta. y 8va. semana
El movimento axial del fijador, permite al hueso tomar la carga axial solamente.
La rotación y flexión están controladas por el fijador.
Prof. G. De Bastiani. JBJS, 1984
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Fase 3
Dinamización libre
Ante la aparición de los primeros signos
radiográficos de callo óseo
Se libera totalmente el sistema axial
Para permitir el efecto punta sobre los
fragmentos fracturarios
Lograr así la formación del callo duro o
definitivo
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A. G. Apley
Cirujano Maestro
Dijo alguna vez:
“El callo óseo es como el sexo”
“Une dos partes y necesita un poco de
movimiento”
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Se aflojan los
tornillos
Se prolongan
los tiempos de
consolidación
Puede llegarse
a la
pseudoartrosis
¿Qué ocurre cuando
comenzamos
demasiado tarde la
dinamización?
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Un fijador demasiado rígido
Puede llevar a
Que no se
observe
ningún callo
externo
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Si la fijación es
dinamizada en
exceso
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La formación
de un callo
asimétrico
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El resultado
puede ser una
pseudoartrosis
hipertrófica
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Fijadores externos: Indicaciones









Fracturas expuestas, asociadas a lesiones de partes
blandas, politraumatizados con o sin daño cerebral.
Fracturas multifragmentarias.
Perdida de sustancias óseas y alargamientos.
Pseudoartrosis.
Correcciones angulares de desejes anatómicos o por mala
consolidación de fracturas.
Fracturas articulares.
Lesiones de pelvis.
Resecciones óseas por tumores
Reimplante de miembros
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Ventajas del
Fijador Axial Dinámico Monolateral

Perturbación mínima del área de la fractura

Estimulación de la formación del callo óseo

Menores complicaciones

Permite realizar corrección de defectos óseos

Posibilidad de tratar
–
–
–
–
–
Técnica minimamente invasiva - sin material de síntesis en el foco
Respeta la fisiología ósea
Menor aflojamiento de los tornillos e infecciones
Sin alterar el largo del hueso - callotasis y transporte óseo
Fracturas multifragmentarias, diafisarias, metafisarias y/o articulares .

Acceso libre para reparar partes blandas
 Carga y movilización precoz del paciente
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Complicaciones
 Aflojamiento de los tornillos
 Cuando no se colocan correctamente o no se dinamiza el sistema
 Infección superficial
 Si los tornillos se aflojan o el paciente no realiza la higiene diaria
 Pérdida de la reducción de la fractura
 Si no se ajustan las levas
 Retardo en la consolidación
 Si se difiere la dinamización más allá de los tiempos convenientes
 Rigidez articular
 Si el paciente no comienza la movilización precozmente
 Falla en la elección del tamaño y tipo de fijador
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Límites

Relativo a la incomodidad del fijador externo

Restricciones a la higiene personal

Requiere curaciones y controles frecuentes

Los riesgos generales de cualquier cirugía
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Contraindicaciones

Severa osteoporosis

Diabetes no controlada

Alteraciones psíquicas

Lesiones neurológicas previas

HIV +

Hepatitis

Alergia al acero inoxidable
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Prótesis

Cementada


No cementada  Parciales

Híbrida

Totales
Unicompartimentales
Hombro - Cadera - Rodilla
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Objetivos principales del
tratamiento de las fracturas

Restablecimiento de la longitud global

Reducción de los defectos de alineación en
flexión y torsión

En fracturas intraarticulares
– Reconstrucción de la superficie articular
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Objetivos principales del
tratamiento de las fracturas

Reconstrucción exacta de las superficies
articulares
Incongruencia de las superficies articulares
Aumento de concentración de carga
Artrosis postraumática
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Objetivos principales del
tratamiento de las fracturas
Recuperación
de la función
tras fractura
de huesos largos
Reconstrucción
Rápida, precisa y estable
Previene
Limitación
Permanente
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Movilización
inmediata
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Objetivos principales del
tratamiento de las fracturas
Evitar inmovilización prolongada
de los tejidos blandos
Principalmente alrededor
de las articulaciones
Evitar
Enfermedad fracturaria
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Enfermedad Fracturaria
 Fractura
– Lesión tisular compleja
• Hueso
• Partes blandas
– Trastornos circulatorios
– Inflamación
– Dolor
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Enfermedad Fracturaria
 Dos
factores patogénicos
– Dolor
– Falta
F lt de
d estímulo
tí l fi
fisiológico
i ló i que ell
movimiento y los cambios de
solicitaciones mecánicas producen en
el complejo osteomuscular
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Especialidad en Kinesiología y Fisiatría en Ortopedia y Traumatología
Enfermedad Fracturaria
 Clínica
–Edema
Edema
–Atrofia de partes blandas
–Osteoporosis
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Presencia de
pequeñas áreas de
sobrecarga local
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Sobrecarga generalizada
ejercida antes de que se
haya conseguido consolidación
Fracaso mecánico de una
fractura con osteosíntesis
Ninguna reacción biológica tiene lugar
Montaje demasiado frágil
Excesiva carga
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