Artículo de método

Efectos biomecánicos de la decorticación parcial en anclajes de sutura total y convencionales en diferentes densidades óseas

DOI:

10.3791/68355

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13 de junio de 2025

 ,  ,  ,  , 
1Sports Medicine Service, Beijing Jishuitan Hospital, Capital Medical University, 2Beijing Research Institute of Traumatology and Orthopaedics, 3State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics (LNM), Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences

* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aquí, describimos un protocolo para evaluar los efectos biomecánicos de la decorticación parcial en anclajes de sutura total (ASA) y anclajes de sutura convencionales (CA) en huesos de sierra de diferentes densidades.

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Si bien las pruebas biomecánicas han demostrado una correlación entre la decorticación y la carga de falla del anclaje, los efectos de la decorticación parcial sobre las propiedades biomecánicas de los anclajes de sutura total siguen sin estar claros. Nuestro objetivo fue evaluar los efectos biomecánicos de la decorticación parcial en anclajes de sutura total y anclajes de sutura convencionales en huesos de sierra de diferentes densidades. Los anclajes de sutura se probaron en huesos de sierra no decorticados, parcialmente decorticados y completamente decorticados. Se evaluaron dos tipos de anclajes de sutura y un tipo de anclaje convencional. Se utilizaron dos tipos de espuma de poliuretano bifásica para imitar el hueso normal: 0,32 g/cm3 de densidad (20 libras por pie cúbico, pcf 20) y hueso osteoporótico: 0,16 g/cm3 de densidad (10 libras por pie cúbico, pcf 10). Se aplicaron cargas cíclicas y se registró el desplazamiento máximo. Después de las pruebas de carga cíclica, los anclajes supervivientes se sometieron a pruebas de tracción hasta la rotura. Se determinó el número de ciclos, el desplazamiento máximo, las cargas de falla finales y los modos de falla.

En primer lugar, el desplazamiento del pico estuvo significativamente influenciado por la densidad ósea y el tipo de anclaje: los modelos óseos normales exhibieron un desplazamiento máximo más bajo que los modelos osteoporóticos, y los anclajes convencionales de tipo tornillo demostraron consistentemente un desplazamiento máximo reducido en comparación con los anclajes de sutura completa. Por el contrario, el grado de decorticación ósea, ya sea no decorticado, parcialmente decorticado o completamente decorticado, no mostró un efecto significativo sobre el desplazamiento máximo. En segundo lugar, en los modelos óseos osteoporóticos (10 libras por pie cúbico), no se observaron diferencias significativas en la carga de falla entre los grupos parcialmente decorticados y no decorticados, pero ambos exhibieron valores significativamente más altos que el grupo completamente decorticado.

Introducción

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Los desgarros del manguito rotador son la causa más común de dolor de hombro, y la reparación artroscópica del manguito rotador es la principal opción de tratamiento debido a sus resultados clínicos satisfactorios. Los anclajes de sutura juegan un papel crucial en este procedimiento. Los avances en los anclajes de sutura han contribuido a mejorar la estabilidad del anclaje y a mejorar las tasas de curación 1,2,3. Los anclajes de sutura total (ASA) son un tipo más nuevo de anclajes que constan principalmente de dos componentes: el material de sutura y la funda 4,5. Al insertarse en el hueso, los anclajes se despliegan tensando el material de sutura de los ASA para ceñir la vaina en varias formas, con el manguito comprimido contra el hueso cortical 3,6. En comparación con los anclajes de sutura (CA) convencionales, los ASA permiten túneles óseos más pequeños, lo que permite aumentar los puntos de fijación y reducir la disrupción ósea 7,8. En consecuencia, estos anclajes están siendo cada vez más favorecidos en la práctica quirúrgica.

La decorticación de la huella del manguito rotador, una técnica ampliamente adoptada en la reparación del manguito rotador, facilita la cicatrización del hueso tendinoso al liberar el material endógeno de la médula ósea9. La decorticación se realiza comúnmente para mejorar la respuesta de curación en el sitio de reparación del anclaje de sutura de tendón y hueso. Introducida por McLaughlin et al.10 en 1944, esta técnica consiste en la creación de un canal de hueso sangrante para promover la cicatrización durante la reparación del manguito rotador mediante la infiltración de células madre mesenquimales, que contribuyen a la microvascularización ósea en la interfaz tendinosa9. La decorticación parcial implica preservar el hueso cortical que rodea el anclaje de sutura, con el ancho de la región de preservación que coincida con el diámetro del anclaje. El hueso cortical restante se extrae para completar el procedimiento de decorticación. Este método tiene como objetivo mantener suficiente hueso cortical para la estabilidad del anclaje, al tiempo que facilita los beneficios de la decorticación.

Cabe destacar que, a diferencia de las CA, los ASA dependen significativamente del hueso cortical para la fijación 3,6. Esta dependencia plantea un desafío, ya que la decorticación puede disminuir la fuerza de extracción de los ASA11,12. Esto requiere que los efectos de la decorticación se equilibren durante la reparación del manguito rotador, lo que potencialmente se aborda mediante una decorticación parcial. Los ASA están diseñados con mecanismos de anclaje de ajuste forzado que requieren una colocación segura debajo de una superficie cortical intacta, y siempre ha existido una preocupación con respecto a los efectos de la decorticación en las propiedades biomecánicas de los ASA 11,12,13,14. Ruder et al.11 evaluaron los efectos sobre el desplazamiento después de la carga cíclica y sobre la carga de falla de los ASA y encontraron que la decorticación disminuyó significativamente la carga de falla sin afectar significativamente el desplazamiento medio. De manera similar, un estudio biomecánico reciente de Natlos et al.12 midió cuantitativamente el grosor cortical mediante tomografía microcomputarizada en un modelo de hombro cadavérico humano. Sus resultados demostraron una fuerte correlación entre la fuerza de extracción de los ASA y el grosor cortical adyacente (P < 0,05).

Las pruebas biomecánicas han demostrado una correlación entre la decorticación y la carga de falla del anclaje, pero las implicaciones de la decorticación parcial en las propiedades biomecánicas de los ASA siguen sin estar claras debido a la limitada literatura11,12. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo evaluar los efectos de la decorticación parcial sobre las propiedades biomecánicas de los ASA y los CA y comparar las propiedades mecánicas de los ASA y los CA.

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Protocolo

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En este estudio se utilizaron modelos de hueso sintético. No se involucró a sujetos humanos o animales, y no se requirió aprobación ética.

1. Preparación del anclaje de sutura

NOTA: Guarde los anclajes en condiciones secas y a temperatura ambiente hasta que los use. Los identificadores comerciales se proporcionan en la Tabla de Materiales.

  1. Prepare tres tipos de anclaje.
    1. Seleccione el anclaje de sutura total 1 (ASA1 = UHT). Para seguir este protocolo, asegúrese de que ASA1 consista en un tubo plano de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) trenzado con la sutura UHMWPE, con un diámetro de perforación de predilatación de 2,8 mm que se expanda a 4,5 mm.
      NOTA: Su característica estructural es una construcción cilíndrica plegable que forma una esfera subcortical al tensarse.
  2. Seleccione el anclaje de sutura total 2 (ASA2 = nudo en Y). Para seguir este protocolo, asegúrese de que los componentes ASA2 de un tubo plano de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) trenzado esté roscado con la sutura UHMWPE, con un diámetro de perforación de predilatación de 2,8 mm que se expanda a 5,0 mm.
    NOTA: Su característica estructural es una construcción cilíndrica plegable que forma una esfera subcortical al tensarse.
  3. Seleccione el anclaje de tipo tornillo convencional (CA = Biocorkscrew). Para seguir este protocolo, asegúrese de que CA esté hecho de polieteretercetona (PEEK) con un tornillo de 4,5 mm de diámetro exterior.
    NOTA: Su característica estructural es el diseño totalmente roscado.

2. Preparación del modelo óseo

  1. Selección del modelo óseo
    1. Utilizar hueso sintético debido a que sus propiedades biomecánicas son comparables a las del hueso cadavérico.
  2. Composición del material
    1. Utilice dos tipos de espuma de poliuretano bifásica: hueso normal: 0,32 g/cm3 de densidad (20 libras por pie cúbico, pcf 20) y hueso osteoporótico: 0,16 g/cm3 de densidad (10 libras por pie cúbico, pcf 10)15,16.
      NOTA: El proceso de fabricación aplica previamente el recubrimiento epoxi relleno de fibra corta de 3 mm de espesor a una sola superficie de los bloques de espuma de poliuretano como componente integral del material fabricado comercialmente. El lado recubierto simula el hueso cortical, mientras que la espuma de poliuretano porosa sin recubrimiento simula el hueso esponjoso 8,16,17.
  3. Asignación aleatoria de grupos
    NOTA: Consulte el paso 2.4 para el procedimiento de decorticación.
    1. Aleatorice bloques óseos en tres grupos de decorticación utilizando una secuencia generada por computadora:
      1. Para el grupo ND (Sin decorticación), no realice ninguna decorticación.
      2. Para el grupo PD (Decorticación Parcial), realice la decorticación a 2,5 mm del punto de inserción del anclaje de sutura.
      3. Para el grupo CD (Complete Decortication), realice la decorticación completa del modelo óseo.
        NOTA: El desplazamiento de 2,5 mm corresponde al radio de anclaje de toda la sutura, lo que garantiza la decorticación fuera de su zona de expansión sin interferencias de despliegue.
  4. Procedimiento de decorticación (Figura 1):
    1. Monte una fresa redonda de 5,5 mm en una herramienta de esmerilado asistida por computadora (consulte la tabla de materiales).
    2. Abra el software de control de la herramienta de rectificado de tres ejes (consulte la tabla de materiales)
    3. Presione el botón de reinicio de emergencia hasta que la luz indicadora deje de parpadear.
    4. Haga clic en Cargar código G y seleccione el archivo de mecanizado preconfigurado.
    5. Presione la tecla TAB para activar el modo de control manual.
    6. Utilice las teclas de flecha para mover el cabezal de la herramienta a la posición inicial.
    7. Presione TAB nuevamente para salir del modo manual.
    8. Haga clic en el botón Cero para restablecer todos los ejes (X, Y, Z, A) a 0,000 mm.
    9. Haga clic en Iniciar ciclo para iniciar el pulido de la superficie ósea.
      NOTA: El uso de la herramienta de esmerilado asistida por computadora requiere un manejo cuidadoso para evitar lesiones. Se debe usar equipo de protección adecuado, incluidas gafas de seguridad y guantes, en todo momento. Asegúrese de que el botón de parada de emergencia permanezca accesible durante el funcionamiento.

3. Colocación de implantes

  1. Inserte todos los anclajes siguiendo las especificaciones del fabricante: inserte los ASA perpendiculares a la superficie del bloque óseo y los CA en un ángulo de 45°.
  2. Cree agujeros piloto con una guía de perforación.
  3. Coloque los anclajes ASA perpendiculares a la superficie ósea (consulte la Tabla de materiales para obtener detalles sobre los anclajes de sutura utilizados en el protocolo).
  4. Inserte los anclajes CA en un ángulo de 45° con respecto a la superficie ósea (consulte la Tabla de materiales para obtener detalles sobre los anclajes de sutura utilizados en el protocolo).
    NOTA: Despliega los anclajes ASA hasta que se sienta una caída repentina de la resistencia (que indique la finalización de la expansión del anclaje), confirmada por la alineación visual del marcador láser en el insertador con la superficie cortical. Descarte los modelos con anomalías de inserción visibles.

4. Condiciones de ensayo

  1. Configuración de pruebas biomecánicas
    1. Realizar pruebas biomecánicas utilizando una máquina de pruebas mecánicas (Tabla de Materiales).
      1. Asegure los bloques de hueso sintético en una plantilla especialmente diseñada para alinear las suturas de anclaje con el brazo del actuador (Figura 2).
      2. Oriente el eje largo del bloque óseo a 135° con respecto al actuador de carga.
        NOTA: La orientación de 135° simula las condiciones fisiológicas de tensión del tendón supraespinoso en escenarios posteriores a la reparación, según lo establecido en estudios biomecánicos previos 7,13.
  2. Fijación de sutura
    1. Asegure los hilos de sutura manualmente alrededor de un gancho circular conectado a la máquina de prueba.
    2. Haz un nudo de cirujano y refuerza con cuatro medios enganches alternos.
    3. Mantenga una distancia de 100 mm entre el anclaje de sutura y el gancho.
      NOTA: Consulte la Figura 2 para obtener un esquema de la configuración de prueba.
  3. Aplicación de precarga
    1. Rampa a 10 N en 1 N/s11.
    2. Mantenga presionado durante 5 s para establecer una línea de base de desplazamiento cero.
  4. Carga cíclica
    1. Inicie el software de la consola de pruebas mecánicas (consulte la Tabla de materiales).
    2. Vaya a la pestaña Configuración de prueba en la interfaz principal.
    3. Haga clic en Nuevo proyecto en la barra de herramientas superior para inicializar una secuencia de prueba.
    4. Dentro de la biblioteca de métodos de prueba, busque y seleccione el método de prueba cíclica preconfigurado.
    5. Defina la posición de desplazamiento cero durante la aplicación de precarga.
    6. Programe el probador mecánico para aplicar una carga de 10-60 N a una frecuencia de 1 Hz.
    7. Haga clic en el botón Inicio (icono verde) en la esquina superior derecha para iniciar el protocolo de carga cíclica.
    8. Ejecute 200 ciclos consecutivos.
    9. Supervise las curvas cíclicas de carga-desplazamiento en tiempo real en el panel de salida gráfica del lado izquierdo.
    10. Exporte los datos de tiempo de desplazamiento al software de adquisición conectado (formato .xls).
  5. Pruebas de extracción hasta el fallo
    1. Inicie el software de la consola de pruebas mecánicas (consulte la Tabla de materiales).
    2. Vaya a la pestaña Configuración de prueba en la interfaz principal.
    3. Haga clic en Nuevo proyecto en la barra de herramientas superior para inicializar una secuencia de prueba.
    4. Dentro de la biblioteca de métodos de prueba, busque y seleccione el método de prueba de falla de anclaje preconfigurado.
    5. Ajuste la velocidad de desplazamiento a 33 mm/s.
    6. Haga clic en el botón Inicio (icono verde, esquina superior derecha) para iniciar el protocolo de error.
    7. Los datos de carga de fallas se registran automáticamente en la hoja de cálculo y se pueden ver directamente. Exporte los datos de tiempo de carga de errores al software de adquisición conectado (formato .xls).
    8. Clasifique los modos de error como:
      1. Tipo I: Extracción del anclaje: desplazamiento del anclaje del hueso debido a una fuerza de fijación insuficiente o a una densidad ósea comprometida, que suele observarse en afecciones osteoporóticas.
      2. Tipo II: Corte de sutura: fallo estructural en el que la sutura corta el ojal del anclaje o el ojal se fractura, lo que provoca el desplazamiento de la sutura o la penetración del tejido.
      3. Tipo III: Rotura de la hebra de sutura: rotura del material de sutura causada por una tensión excesiva 8,18.

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Resultados

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Pruebas cíclicas
En el grupo CD, un anclaje UHT y tres anclajes Y-Knot fallaron al ser retirados de los bloques de prueba pcf 10. En el grupo PD, un anclaje de nudo en Y falló cuando se sacó de los bloques de prueba pcf 20. En el grupo ND, todos los anclajes sobrevivieron a la prueba cíclica.

Los desplazamientos máximos durante las pruebas cíclicas se enumeran en la Tabla 1. En particular, no se observaron diferencias significativas en el desplazamiento máx...

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Discusión

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este estudio analizó los efectos de la decorticación sobre el rendimiento biomecánico de los anclajes de sutura mediante el examen de dos tipos de ASA y un tipo de CA en bloques óseos de diferentes densidades. El desplazamiento máximo estuvo influenciado por la densidad ósea (menor en los modelos óseos normales) y el tipo de anclaje (menor en los anclajes convencionales tipo tornillo), mientras que la extensión de la decorticación no mostró una influencia significativa. En los modelos os...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.

Agradecimientos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Esta investigación fue apoyada por el Beijing Jishuitan Research Funding (QN202509).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
BiocorkscrewArthrex, Nápoles, EE. UU.AR-1927bcf-45Anclaje de sutura convencional tipo tornillo (CA)
Bluehill UniversalNorwood, MA, EE. UU.E10KNBL5086Software de consola de prueba mecánica
Control numérico por computadora 2030 Máquina de grabadoJPX Technology Co., Shenzhen, ChinaJD2030F400WHerramienta de esmerilado asistida por computadora
Instron, E10k,Norwood, MA, EE. UU.E10KNBL5086Máquina de pruebas mecánicas 
Mach3MillArtSoft Corporation, Sarasota, FL, EE. UU.Mach3 R3.043.066software de control CNC de 3 ejes
Pcf 10 SawbonePacific Research Laboratories, Vashon, WA, EE. UU. 1522-319 Modelo dehueso osteoporótico
Pcf 20 SawbonePacific Research Laboratories, Vashon, WA, EE. UU.1522-315Modelo de hueso normal
UHTStar, Pekín, ChinaF19000001All-suture anclajes 2 (ASA 1)
Nudo en Y RCConMed, Nueva York, EE. UU.YPRC02Anclajes de sutura total 1 (ASA 2)

Referencias

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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