Torsional Properties of Distal Femoral Cortical Defects

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Torsional Properties of Distal Femoral Cortical Defects /

Propiedades de torsión de Defectos Femoral Distal corticales
Derek F. Amanatullah, MD, PhD; Joel C. Williams, MD; David P. Fyhrie, PhD; Robert M. Tamurian, MD
  • Orthopedics
  • March 2014 – Volume 37 · Issue 3: 158-162
  • DOI: 10.3928/01477447-20140225-51

Abstract

El manejo óptimo de las lesiones patológicas de huesos largos sigue siendo un reto en la cirugía ortopédica. El objetivo del presente estudio fue investigar el efecto de la profundidad del defecto en las propiedades de torsión del fémur distal . Un defecto distal cilíndrica metafisaria colocado lateralmente se molió en la corteza del fémur distal en 20 modelos compuestos . La extensión proximal de los defectos fue constante . Al disminuir el radio del cilindro que cruza este cable predefinido , 4 radios diferentes que definen 4 profundidades diferentes de la resección del fémur distal fueron creados para la prueba : 17 % , 33 % , 50 % , y 67 % de defectos corticales , cuando se normaliza a la anchura del fémur en el nivel de resección . Cada fémur se montó en un material axial / torsión máquina de prueba hidráulica y cada muestra se sometió a pruebas de resistencia a la torsión y el fracaso a la torsión de la rotación externa . Las muestras con menos de una pérdida cortical 33 % demostraron consistentemente un patrón de fractura espiral orientada en sentido superior , mientras que las muestras con más de una pérdida cortical 50 % demostraron consistentemente un patrón de fractura transversal orientado inferiormente . Los defectos corticales fueron todos estadísticamente (P < 0,05 ) menos rígido en torsión como el defecto se hizo más grande . Hubo una fuerte correlación lineal entre la rigidez a la torsión media y tamaño cortical defecto ( r2 = 0,977 ) . Esta observación es apoyada por el análisis de elementos finitos. La cantidad de fémur restante es crucial para la estabilidad . Este análisis biomecánico predice una pérdida crítica de la integridad de torsión cuando un defecto cortical se acerca al 50 % de la anchura del fémur .

The optimal management of pathologic long bone lesions remains a challenge in orthopedic surgery. The goal of the current study was to investigate the effect of defect depth on the torsional properties of the distal femur. A laterally placed distal metaphyseal cylindrical defect was milled in the cortex of the distal femur in 20 composite models. The proximal extent of the defects was constant. By decreasing the radius of the cylinder that intersected this predefined cord, 4 different radii defining 4 different depths of resection of the distal femur were created for testing: 17%, 33%, 50%, and 67% cortical defects, when normalized to the width of the femur at the level of resection. Each femur was mounted into a hydraulic axial/torsion materials testing machine and each specimen underwent torsional stiffness testing and torsional failure in external rotation. The specimens with less than a 33% cortical loss consistently demonstrated a superiorly oriented spiral fracture pattern, while the specimens with greater than a 50% cortical loss consistently demonstrated an inferiorly oriented transverse fracture pattern. The cortical defects were all statistically (P<.05) less stiff in torsion as the defect grew larger. There was a strong linear correlation between the mean torsional stiffness and cortical defect size (r2=0.977). This observation is supported by finite element analysis. The amount of femur remaining is crucial to stability. This biomechanical analysis predicts a critical loss of torsional integrity when a cortical defect approaches 50% of the width of the femur. [Orthopedics. 2014; 37(3):158–162]

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