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¿Sabe usted acerca de los tornillos de hueso ortopédicos?

El tornillo de rosca helicoidal es un invento importante en la ingeniería mecánica que convierte el movimiento angular en movimiento lineal para transmitir potencia o para desarrollar grandes fuerzas. Los tornillos son herramientas complejas con una construcción de cuatro partes: cabeza, rosca, eje y punta. La cabeza funciona como un accesorio para el destornillador, que puede ser hexagonal, ranurado, cruzado o en diseño. La cabeza también sirve como la fuerza contra la cual la compresión generada por el tornillo ortopédico actúa sobre el hueso. El vástago o el eje es la parte lisa del tornillo entre la rosca y la región roscada. El hilo se define por el diámetro de su hilo (o exterior), su diámetro de la raíz (o núcleo), su paso (o la distancia entre hilos adyacentes) y su avance (o distancia que avanza hacia el hueso con cada giro complete). El área de la raíz determina la resistencia del tornillo a las fuerzas de extracción y se relaciona con el área del hueso en la interfaz del hilo y el área de la raíz del hilo roscado. El diseño de la sección transversal suele ser una rosca en V (generalmente utilizada en tornillos de máquina) o un contrafuerte. La punta es autorroscante (estriada o trocar) o redonda (requiere un toque previo).

Los tornillos ortopédicos para huesos son dispositivos comúnmente utilizados para la fijación de fracturas óseas. Se utilizan como fijadores independientes y en combinación con otros dispositivos de hardware ortopédicos, principalmente placas. Los tornillos son los principales responsables de conservar la estabilidad de la mayoría de los dispositivos de fijación de placa-tornillo y se asocian comúnmente con fallas debido a la extracción asociada con una mala agarre de tornillos o pérdida de hueso. Por lo tanto, se debe prestar atención específica al tipo de tornillos en uso y su colocación en el hueso. El principal responsable del suministro de la compresión interfragmentaria necesaria y el mantenimiento de la estabilidad de las construcciones de hueso plateado es muy importante. Es bien sabido que los parámetros geométricos influyen en la resistencia a la extracción de los tornillos ortopédicos, aunque su efecto en la interacción a largo plazo del tornillo óseo es en gran parte desconocido. Las pruebas de extracción realizadas in vivo y en muestras sintéticas han sugerido un vínculo entre la geometría del tornillo, las propiedades del material y su resistencia a la extracción. Como era de esperar, la resistencia a la cizalladura del hueso demuestra ser predominantemente dependiente de la densidad del material del huésped; sin embargo, la longitud del enganche y el diámetro exterior del tornillo afectan de manera crítica la resistencia de los tornillos en el hueso. Otras características, como el diámetro interior, el paso del tornillo y la forma del perfil de la rosca también contribuyen al poder de retención, pero en menor grado. Aunque se necesita suficiente fuerza de extracción para evitar la avulsión inicial del tornillo, no es un buen indicador de los posibles efectos de protección contra el estrés. Clínicamente, si la extracción del tornillo es una preocupación debido al hueso blando, se puede preferir un diámetro de rosca más grande, mientras que si el hueso es fuerte y la fatiga es más preocupante, un tornillo para huesos con un diámetro de raíz más amplio tendrá una Mayor resistencia al fallo por fatiga.

El uso del tornillo para convertir las fuerzas de torsión en compresión forzada a través de una fractura es una técnica valiosa. Su éxito requiere la aplicación del tornillo de una manera que permita el deslizamiento de la porción proximal del tornillo en el hueso cercano y la agarre de hilos en la cortical opuesta, de modo que la cabeza del tornillo ejerza carga y presione la fractura.

La selección cuidadosa del ángulo del tornillo respectivo a la fractura es esencial para evitar el deslizamiento de los fragmentos de fractura a medida que se comprimen. La base de la fijación de la placa ósea depende de la compresión de la placa al hueso por los esfuerzos de tracción inducidos en el tornillo. Existe una relación lineal aproximada entre el par de inserción aplicado al tornillo y la tensión resultante. El tornillo debe insertarse con el mayor par de torsión posible (sin cortar el hueso), para inducir una tensión de tornillo más alta deseada. Una tensión de tornillo más alta es deseable debido a que se debe superar una mayor fuerza de fricción para que ocurra un aflojamiento, y también resultará en una mayor transferencia de estímulos mecánicos al hueso, lo que disminuirá la protección contra el estrés.

Dado que el tornillo permanece unido al tejido óseo después de que se haya curado, puede reducir la resistencia y la rigidez del hueso. El tornillo metálico (módulo elástico de 100 a 200 GPA) que es significativamente más rígido (lleva la mayor parte de la carga compartida, lo que provoca que el hueso adyacente (módulo elástico de 1 a 20 GPA para los huesos corticales y esponjosos, respectivamente) se atrofie en respuesta a la carga reducida que lleva, de acuerdo con la ley de adaptación funcional de Wolff. De acuerdo con la ley de Wolff “A cada cambio en la función y forma de un hueso le siguen ciertos cambios definidos en su arquitectura interna y alteraciones secundarias igualmente definidas en su conformación externa. , en relación con las leyes matemáticas “. La protección contra el estrés es el efecto de los tornillos metálicos en el tejido óseo que se encuentra cerca de ellos. La compatibilidad bioquímica de un tornillo particular con el hueso puede, por lo tanto, caracterizarse por el esfuerzo (o tensión, o cualquier otro estímulo mecánico) La distribución se desarrolla en el hueso alrededor del tornillo debido al apriete del tornillo durante la implantación. El aflojamiento del tornillo es un problema común que se presenta en fijación de fractura ósea. La protección contra el estrés alrededor de las roscas de los tornillos es en parte responsable del exceso de reabsorción ósea. La investigación relacionada con la pérdida ósea alrededor de las roscas de los tornillos es un tema que se está estudiando, y una gran cantidad de consideración debe ir al diseño del implante para reducir esta trampa. Esto es principalmente cierto en el caso de fracturas frágiles asociadas con hueso osteoporótico de baja densidad. En estos casos, es posible que la tasa de reabsorción ósea cerca de los implantes sea mayor que la de una fractura similar en un hueso sano, debido a su estado ya debilitado.

La evidencia histológica ha revelado que la compresión activa de la interfaz del tornillo óseo dio lugar a poca actividad en el sitio de la compresión, sin embargo, las regiones neutras en las que existe una brecha entre el hueso y el tornillo, mostraron áreas de alta actividad, como la reabsorción del hueso necrótico seguido de formación de un hueso nuevo.

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