Metodología para el diseño de dispositivos de ayuda a la cirugía en deformaciones angulares en huesos largos

Abstract

La deformación angular es una patología ósea que se da tanto en animales como en personas, y que es el resultado, habitualmente, de un crecimiento anormal de la metáfisis o de una malaunión tras una fractura en un hueso largo. Se trata de una patología que modifica la orientación de los huesos largos y por tanto afecta a la biomecánica de las articulaciones adyacentes. Esta influencia puede llevar a un desgaste excesivo en las superficies cartilaginosas, favorecer la subluxación de la articulación así como otras alteraciones funcionales además de estéticas a corto, medio o largo plazo. Tradicionalmente, la cirugía de corrección de deformación angular ha sido planificada en base a información radiológica bidimensional, y la intervención del cirujano se ha basado en los puntos de referencia, distancias y ángulos obtenidos en base a dicha información así como la experiencia del cirujano. Sin embargo, en los últimos años el uso de nuevas tecnologías ha permitido la utilización de información tridimensional a la hora de planificar la intervención. Este hecho ha aumentado significativamente las capacidades de que el cirujano dispone, permitiéndole entre otras opciones, tomar medidas reales en lugar de proyecciones, comparar diferentes técnicas mediante simulación, e incluso desarrollar dispositivos de ayuda que le permitan mejorar de algún modo la intervención. Así mismo, la disponibilidad de información tridimensional ha permitido el desarrollo de nuevas metodologías que amplían las capacidades de las tradicionales y mejoran el resultado de la intervención. En este sentido se ha planteado como objetivo principal desarrollar una metodología, que haciendo uso de las nuevas tecnologías, permita al cirujano resolver deformaciones angulares en huesos largos. Y para ello se han planteado los siguientes objetivos parciales: 1. Diseñar un dispositivo de ayuda a la cirugía para las intervenciones de deformaciones angulares en huesos largos. 2. Determinar de forma precisa el lugar y orientación óptimos en que debe realizarse la intervención. 3. Realizar un estudio preliminar para la verificación de la consecución de los objetivos anteriores. Para este estudio se ha aplicado una metodología hipotético-deductiva, que ha consistido en un análisis de la patología y de las técnicas actuales de corrección, una serie de desarrollos técnicos y teóricos en base a la información analizada, y finalmente un experimento piloto para describir los resultados obtenidos. Se ha desarrollado una metodología que determina las posiciones y orientaciones de los planos de corte en base a la geometría del hueso patológico minimizando la pérdida de longitud durante la intervención. Además, esta metodología permite al cirujano participar en la planificación aportando criterios específicos de cada paciente y no contemplados en la metodología. Así mismo, se ha diseñado un dispositivo de ayuda a la cirugía, que asiste al cirujano a trasladar la planificación realizada a la ejecución en quirófano. Este dispositivo se ha diseñado en concordancia con la metodología previamente desarrollada. Finalmente se ha realizado un experimento piloto in vitro con diseño factorial empleando reproducciones de huesos patológicos, de diferentes formas y tamaños, fabricadas mediante prototipado rápido. Sobre cada una de estas reproducciones, un grupo de cirujanos ortopedas experimentados(más de 5 años de experiencia quirúrgica clínica) han realizado tanto intervenciones planificadas a partir de radiografías como intervenciones empleando la metodología propuesta. Los resultados se han analizado tanto desde la perspectiva subjetiva de los propios cirujanos, valorando el dispositivo empleando una escala ordinal ante varias preguntas, como desde una perspectiva objetiva midiendo la geometría resultante tras la intervención. Las mediciones objetivas sobre las reproducciones, todas ellas tridimensionales, se han realizado por software analizando las reconstrucciones tridimensionales de dichas reproducciones. Dichas reconstrucciones han sido realizadas a partir de información tomográfica proporcionada por un TAC. Al tratarse de un experimento piloto unicamente se ha realizado un análisis descriptivo de los resultados. En dicho análisis se observa que el dispositivo no presenta el comportamiento deseado en ciertos aspectos, como por ejemplo la alineación de los fragmentos, mientras que en otros, por ejemplo la ictibilidad o el tiempo de la intervención, si que se aprecian mejoras. Por otra parte, en los resultados subjetivos se muestra que el dispositivo fue bien recibido por los cirujanos aunque si que indicaron ciertas problemáticas. Así pues se concluye que el uso del dispositivo puede implicar una ventaja a la hora de realizar este tipo de intervenciones, mejorando potencialmente la predictibilidad del proceso y el tiempo de la intervención, pero que se requiere un mayor desarrollo de cara corregir el sistema de alineación de fragmentos tras la ostectomía.