Principios biomecánicos en el tratamiento de fracturas faciales

El tratamiento de las fracturas ha presentado una evolución significativa durante el transcurso de los años, esto debido a las investigaciones, estudio de la fisiología ósea y el proceso de osteosíntesis de la fractura mediante la reducción y fijación con materiales metálicos denominados implantes.

El esqueleto facial presenta ciertas diferencias con respecto a los demás huesos del cuerpo; sin embargo, comparte la misma fisiología, por lo tanto, es imprescindible en el tratamiento de fracturas faciales conocer adecuadamente los procesos fisiológicos involucrados en la consolidación ósea, así como la biomecánica existente

CMF Ana María Nieto Munguíae. Jefe de Servicio de Cirugía Maxilofacial, del H.L.A.L.M, del ISSSTE.

Correspondencia:

Juan Manuel Martínez Ramírez. jua_nstek@live.com

Conflicto de intereses: Ninguno en sistema musculoesquelético y su interacción con los materiales de osteosíntesis empleados para obtener un éxito en el tratamiento quirúrgico realizado.

El presente artículo tiene como objetivo describir las generalidades de la biomecánica ósea, su interacción con los materiales de osteosíntesis, así como los principios biomecánicos aplicados al tratamiento de las fracturas de la cara, proporcionando una guía en la toma de decisiones para la correcta elección de implantes de osteosíntesis para el cirujano maxilofacial o especialista encargado de brindar tratamiento en los traumatismos del área maxilofacial.

El tratamiento de las fracturas mediante osteosíntesis ha presentado una evolución significativa durante el transcurso de los años, esto debido a las investigaciones y estudio de la fisiología ósea. El término «osteosíntesis» fue utilizado por primera vez por Albin Lambotte, quien lo acuñó en el año de 1907. Lambotte menciona que la osteosíntesis es la reducción de la fractura y su fijación con materiales metálicos denominados implantes.1

En el año 1958 se funda en Suiza la Asociación para el estudio de la fijación interna (AO/ASIF),2 fundación cuya base de sus teorías se asienta sobre la posibilidad de conseguir la unión de las fracturas de forma directa sin formación de callo a través de la inmovilización y aposición de los fragmentos. Así pues, desde entonces, se desarrollaron placas y tornillos de titanio muy consistentes, con la idea de una recuperación funcional inmediata, limitando los períodos de inmovilización.3,4

El tratamiento de una fractura en la región facial se basa en los principios generales y filosofía AO, los cuales han evolucionado desde su fundación hasta nuestras fechas. Actualmente el tratamiento tiene los siguientes objetivos fundamentales:5

1. Reducción de los segmentos fracturados a su posición anatómica

2. Lograr una fijación estable que permita fijar los segmentos hasta su curación

3. Preservación del aporte sanguíneo con control de la infección

4. Movilización temprana y libre de dolor

El objetivo principal de este artículo es comprender la manera en que funciona el implante y el hueso fracturado en conjunto, proporcionando al cirujano las definiciones de cada uno de los principios biomecánicos, al igual que sus indicaciones y características, su funcionamiento y estabilidad que se consigue con cada uno de ellos en la consolidación de las fracturas faciales.

Biomecánica ósea

La biomecánica es la aplicación de las leyes de la mecánica en los seres vivos, abarcando todas las acciones que se ejercen sobre el cuerpo, así como la respuesta a estas acciones. El hueso, para su estudio, se puede considerar tanto un tejido como una estructura, ya que desempeña la función de soporte del organismo y protección de órganos.6

El hueso es un tejido complejo cuyas propiedades son producto de la asociación de una morfología externa macroscópica y de una morfología microestructural compuesta por una red trabecular y cortical. Esta organización debe permitir al esqueleto

Principios biomecánicos en el tratamiento de fracturas faciales

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En el cuerpo humano, coexisten gran cantidad de fuerzas ejercidas conocidas como esfuerzos o cargas. Una fuerza es la energía capaz de producir una deformidad en un objeto estático, y detener o producir un movimiento, en un cuerpo en movimiento (Figura 1). La solicitación es un término utilizado en biomecánica ósea, para referirse a las diferentes deformidades que sufre el hueso, debido a la aplicación de uno o el conjunto de varios esfuerzos.8,9

Esta organización permite al esqueleto humano mantener un equilibrio en función de la edad, del sexo y de las exigencias físicas e incluso, hormonales y metabólicas. Este equilibrio puede interrumpirse por traumatismos que causan fracturas, por lo que, en el proceso de consolidación ósea durante la reparación de la fractura, debe considerarse no solo restaurar la continuidad de la pieza ósea, sino también recuperar sus propiedades biomecánicas.

Principios biomecánicos en osteosíntesis

La definición de principio biomecánico en osteosíntesis es la forma en la cual funcionan e interactúan los implantes con el hueso. Esta interacción es aplicada por el cirujano en el tratamiento para conseguir una adecuada consolidación de la fractura.10

Después de una fractura, pasa por una serie de procesos mecánicos y biológicos muy complejos que conducen a la consolidación ósea, la cual está influida sobre todo por factores mecánicos. Por lo tanto, para el tratamiento de una fractura hay que escoger el tipo de fijación más pertinente.

El conocer las fuerzas y deformidades que pueden sufrir los huesos en condiciones presentes durante una fractura, nos permite seleccionar adecuadamente el principio biomecánico a utilizar y a su vez, lo más importante, determinar cuál, cómo y dónde colocar el implante de osteosíntesis.

A continuación, se enumeran los principios biomecánicos:11

1. Compresión

2. Protección

3. Tirante

De los 5 principios biomecánicos existentes para el tratamiento de las fracturas en el esqueleto humano, solo 4 principios son aplicados en el tratamiento de fracturas del área maxilofacial. Estos son: Compresión, Protección, Tirante y Sostén.

Definición: La compresión es la carga ejecutada por el cirujano entre dos fragmentos óseos mediante la utilización de uno o más implantes.

Objetivo: Dar estabilidad absoluta entre los fragmentos de una fractura mediante el incremento de la fricción en sus superficies de contacto. Existen 2 tipos de compresión: a. Compresión longitudinal o axial b. Compresión transversal o radial.

La compresión axial es la que se ejerce en el sentido longitudinal del segmento del hueso afectado. La compresión es sobre el eje longitudinal de la diáfisis del hueso o de alguno de sus segmentos y puede realizarse utilizando un solo implante o más mediante placas y tornillos (Figura 2).

Indicaciones: En el esqueleto facial la compresión axial puede emplearse en fracturas que cursan a través del eje longitudinal de la mandíbula, fracturas del macizo facial previa reducción anatómica de la fractura.

Implante: Placas rectas y tornillos.

La compresión radial se refiere a la fricción ejercida en sentido perpendicular al eje longitudinal del hueso. Se define como transversal ya que el implante se observa atravesando el eje del hueso si realizamos un corte transversal (Figura 3).

Indicaciones: Las fracturas sinfisarias o aquellas fracturas con trazos oblicuos en el cuerpo mandibular que cumplen las características necesarias.

Implante: La aplicación de este principio con tornillos de osteosíntesis mediante la técnica de “Lag screw” está indicado para conseguir una adecuada estabilidad en el tratamiento de las fracturas.

2. Protección (Neutralización)

Definición: Es el uso de implantes agregados a una osteosíntesis insuficiente y que actúan de manera distinta (Figura 4)

Objetivo: Complementar una osteosíntesis insuficiente para evitar su falla.

Es importante mencionar que una osteosíntesis puede ser estable al momento en que se aplica, como por ejemplo una compresión radial ejercida mediante tornillos que produce una estabilidad absoluta por fricción, pero es insuficiente debido a la estructura del hueso y esfuerzos que se generan con la acción muscular, por lo que es necesario complementar con otro implante para evitar su falla.

Indicaciones: En cirugía maxilofacial este principio es empleado en trazos donde la compresión es susceptible a ser insuficiente. Ejemplo de ello son fracturas mandibulares donde debido a las deformidades de flexión, torsión y cizallamiento, la compresión interfragmentaria no es lograda con el implante inicial.

Implante: Placas rectas y tornillos.

3. Tirante

Definición: Es un implante tensado en la superficie convexa de un hueso con un trazo de fractura simple (Figura 5).

Objetivo: Convertir las deformidades de flexión sobre el hueso, en esfuerzos de compresión en dirección axial en la fractura.

Los huesos que soportan una fuerza excéntrica están sometidos a una deformidad de flexión, originando esfuerzos de compresión en la superficie cóncava (interna) y de tensión en la superficie convexa (externa).

La distribución típica de esfuerzos externos de tensión e internos de compresión ocasiona la distracción de la línea de fractura sobre la superficie de tensión con la consiguiente angulación externa del hueso. Si estos esfuerzos de tensión son absorbidos por un tirante y los esfuerzos internos de compresión son soportados por el hueso, se restablece la capacidad de carga del hueso.

La compresión de dirección axial condicionada por un tirante presenta 2 modalidades:

1. Compresión axial estática en la cortical adyacente al implante. Esta es ejercida por el cirujano directamente al tensar el implante.

2. Compresión axial dinámica en la cortical opuesta. Esta se ejerce, al recibir cargas debido a la acción muscular, o estructuras blandas y con el funcionamiento normal del segmento anatómico en el que se aplica el tirante.

Indicaciones: Trazos de fracturas transversos en huesos con características convexas en su superficie que sufren deformidades óseas de flexión.

La mandíbula es un hueso con una estructura curva, con zonas de superficie convexa. Es un hueso móvil que presenta una compleja dinámica mandibular, por lo tanto, aquellas fracturas con trazo desfavorable o que se encuentren comprometidas por la acción muscular existente, son candidatas a uso del principio de tirante para su adecuada consolidación ósea.

El uso del principio de tirante debe presentar siempre como característica básica un soporte intacto en la cortical opuesta. Cuando no exista soporte óseo el principio del tirante no es aplicable, ya que las solicitaciones de carga siempre serán de flexión y producirán fatiga del implante.

Implante: Placas rectas, placas de compresión dinámica (DCP, L-DCP).

Características de un implante con uso del principio de tirante:

1. Amoldado

2. Pretensado

3. Tensado

4. Sostén

Definición: Implante que funciona como sustituto temporal de soporte óseo (Figura 6).

Objetivo: Mantener una distancia cuando no existe soporte óseo. El soporte óseo se refiere a la existencia de hueso capaz de soportar la carga sin sufrir deformidad plástica o acortamiento.

La falta de soporte óseo puede ser condicionada por la conformación de una fractura, por ejemplo, un trazo multifragmentado.

Indicaciones: Fracturas sin soporte óseo en situación de carga soportada u absorbida, como, por ejemplo, en fracturas conminutas, múltiples, con defectos óseos, mandíbulas atróficas o infectadas.

Implante: Placas de reconstrucción, placas con sistema de bloqueo, Fijadores externos.

Discusión

En osteosíntesis, para el tratamiento de una fractura, primero se deberá pensar en el o los principios biomecánicos y luego en el o los implantes para poder cumplirlos; por lo tanto, ningún principio biomecánico deberá llevar implícito un implante específico en su nombre, ya que estos principios son genéricos y aplicables a cualquier fractura y a diferentes implantes, de manera que, cualquier implante, de cualquier marca o diseño, aplicado correctamente, cumple con un principio biomecánico.

El conocimiento de la biomecánica es el factor más importante para la determinación de un principio biomecánico, sin embargo, existen elementos básicos importantes que el cirujano debe de tomar en cuenta para la elección.

El tipo de trazo de fractura determina la selección del principio biomecánico, ya que debido al mecanismo de trauma en la región facial pueden observarse una diversa cantidad de clasificaciones en los trazos de fractura.12 En trazos transversales simples, puede ser tratado mediante un tirante o compresión axial, no así por un sostén, el cual está indicado en fracturas multifragmentarias o complejas. El principio de protección puede emplearse en trazos oblicuos, como también una compresión radial.

La biomecánica del hueso a tratar varia en cada zona del esqueleto facial. En un hueso recto no se puede utilizar el principio del tirante en un trazo transversal, sólo la compresión de dirección axial. En un hueso curvo con este trazo, en cambio, puede utilizarse sólo el tirante o la protección. En el esqueleto facial, se presentan diferencias entre los huesos, ya que la mandíbula es el único hueso móvil, por lo tanto, presenta una biomecánica completamente diferente al tercio medio, y a su vez, existen también zonas con superficies convexas donde el tensado de un implante nos ayuda a conseguir una adecuada compresión interfragmentaria.13

La naturaleza precisa de la lesión en la región craneomaxilofacial está determinada por el grado de fuerza y la resistencia a la fuerza que ofrecen los huesos craneofaciales. La gravedad de la misma se expresa por la dirección y el punto de aplicación de la fuerza, ya que los niveles de tolerancia, son individuales en cada hueso en el tercio medio facial y la mandíbula.14

La técnica a utilizar determina el tipo de principio a utilizar, ya que algunas técnicas como el uso del percutáneo son siempre empleadas bajo el principio de compresión axial, como ejemplo en el tratamiento de fracturas con trazo simple en ángulo mandibular o la mayoría de fracturas de todo el esqueleto facial, donde empleamos abordajes de manera intraoral o mínimamente invasivo, no así en el empleo del principio de sostén con el uso de placas de reconstrucción, donde la técnica difiere ya que el abordaje en estos casos son en su mayoría extraorales en el área submandibular.

El implante, es el que debe cumplir con el principio biomecánico, de acuerdo a los requerimientos. Las placas rectas o especiales en el área del macizo facial pueden funcionar bajo cualquier principio, como lo es compresión axial, tirante, sostén y protección, no así para el empleo de compresión radial debido a las características propias de los huesos de la cara.

El uso de tornillos puede ser empleado para el principio de compresión radial en fracturas sinfisarias mandibulares, y también como protección y no así, como tirante. Las placas de compresión dinámica no pueden ser utilizadas para emplear el principio de sostén, en el caso de fracturas multifragmentadas o donde exista pérdida de segmentos óseos. En estos casos el uso de placas de reconstrucción es ideal para el adecuado empleo del principio de sostén, ya que placas rectas de menor tamaño, no podrán resistir los esfuerzos presentes en este tipo de fracturas.

Conclusiones

La adecuada implementación de los principios biomecánicos en la selección del material de osteosíntesis permite una reconstrucción tridimensional y funcional. La mayor parte de la invalidez y las llamadas “fallas de osteosíntesis” que son producidas tras una fractura, están relacionadas al tratamiento y no al implante o patología.

El conocimiento de la biomecánica y su interacción con el tratamiento nos permite un análisis de los diferentes aspectos que inciden en la toma de decisiones, la técnica quirúrgica y la evolución de resultados en el paciente.

Existen un reducido número de publicaciones que informen adecuadamente a los nuevos cirujanos, y a los cirujanos en función, que sirvan de guía para el análisis de lo que se ha realizado a lo largo de la historia local e internacional, de la osteosíntesis.

El diagnóstico adecuado y la revisión minuciosa de las fracturas del macizo facial, así como el manejo temprano de estas lesiones disminuye el riesgo de secuelas asociadas a ellas. El objetivo del tratamiento está dirigido a la reducción anatómica y funcional de las fracturas con la restitución temprana e integral del paciente a su vida normal.