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Repositorio de la Universidad de Oviedo. > Producción Bibliográfica de UniOvi: RECOPILA > Tesis >

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10651/37419

Title: Modelización y análisis de la técnica quirúrgica de ensanchamiento femoral en la cirugía protésica de cadera
Author(s): Agrela González, Mikel
Advisor: García Díaz, Rafael Pedro
Murcia Mazón, Antonio
Other authors: Cirugía y Especialidades Médico Quirúrgicas, Departamento de
Issue date: Dec-2015
Format extent: 257 p.
Abstract: Introducción Factores tales como el progresivo envejecimiento demográfico, unidos a una exigente demanda por parte de los pacientes que aspiran a mantener un estilo de vida activo y con gran autonomía a edades avanzadas plantean grandes retos tanto a los cirujanos ortopédicos y traumatológicos, que deben practicar complicadas intervenciones de reemplazo articular, como a los ingenieros que trabajan en estrecha colaboración con los anteriores para hacer realidad los planteamientos que permitirán llevar a cabo operaciones satisfactorias. La displasia de cadera es un tipo de patología con una particular serie de peculiaridades que no hacen sino complicar el proceso de reemplazo articular, condicionando la selección del tamaño de implante a utilizar a las características del fémur patológico del paciente. Se presenta la técnica de ensanchamiento femoral como una alternativa a las técnicas de intervención tradicionales que permite al especialista, en casos de displasia severa de cadera, seleccionar el implante adecuado que asegure unos resultados óptimos tras la cirugía de forma que se puedan sortear las fuentes de fracaso más habituales: Fractura del implante y Dislocación recurrente. Esta técnica se encuentra en la actualidad en fase experimental, no contando con casos reales intervenidos en el continente Europeo y no existiendo estudios ni análisis al respecto que la respalden. El presente estudio desarrolla por vez primera la técnica de ensanchamiento femoral, planteando los parámetros críticos de la intervención, implementando el modelo tridimensional necesario y realizando la correspondiente evaluación por medio del método de los elementos finitos. El planteamiento seguido permite al cirujano contar con una herramienta que le permite simular la técnica de forma preoperatoria, anticiparse a las posibles dificultades, seleccionar la talla adecuada de implante y evaluar el factor riesgo beneficio de cada caso concreto. Objetivos Análisis del problema y reconstrucción de la anatomía femoral del paciente objeto de estudio. Modelado de la técnica quirúrgica original y reconstrucción de un modelo tridimensional de la misma.Modelado de la técnica quirúrgica de ensanchamiento femoral, y reconstrucción de un modelo tridimensional de la misma. Análisis por medio del método de los elementos finitos de ambas técnicas para, finalmente, determinar el coeficiente de seguridad proporcionado por la técnica descrita por Sofue y Endo. Material y métodos Para el estudio se dispone del TAC de un paciente que presenta una displasia severa de cadera y que ha sido inicialmente intervenido mediante una técnica tradicional de artroplastia total de cadera. Se emplea software de diseño gráfico y de tratamiento de imagen médica para la reconstrucción de la anatomía del paciente y para el modelado de las técnicas quirúrgicas, y software de análisis por medio de elementos finitos para su correspondiente análisis estructural. Se centra el análisis en la vertiente femoral de la técnica descrita por Sofue y Endo, empleando vástagos cementados modelo Exeter para el estudio. Mediante el correspondiente proceso de segmentación se reconstruye la anatomía femoral del paciente, y se modelan posteriormente las técnicas quirúrgicas. Con las condiciones de contorno adecuadas se plantea el análisis de cada una de las técnicas, que permitirá finalmente determinar aporte de la alternativa planteada en esta tesis. Resultados y conclusiones La metodología propuesta en el presente estudio ha permitido el cumplimiento de los objetivos planteados, y la misma puede ser empleada para analizar casos particulares de otros pacientes, así como otro tipo de vástagos. La técnica quirúrgica de ensanchamiento femoral permite, para las mismas condiciones de contorno y los mismos casos de carga, la reducción de solicitaciones sobre el implante. Esta técnica supone un incremento en el grado de dificultad de las técnicas tradicionales de artroplastia total de cadera, sin embargo dota al especialista de una herramienta alternativa para realizar una evaluación riesgo beneficio de cada intervención, reduciendo las posibilidades de una posible fractura postoperatoria.
Introduction Topics such as the progressive aging of the population, together with a challenging demand from patients who expect to keep an active lifestyle with full autonomy at advanced ages, lead to big challenges both for orthopaedic and trauma surgeons, who must perform complicated joint replacement surgeries, as to engineers working closely with surgeons to ensure successful results after each intervention. The dysplasia of the hip is a particular type of pathology with a number of features which do nothing but complicate the joint replacement procedure, conditioning the implant selection to be used based on the morphology of the pathological femur of the patient. The Femoral Bone Enlargement technique appears as an alternative to traditional Total Hip Arthroplasty procedures letting the specialist, on patients with severe dysplasia of the hip, select the most appropriate implant to ensure optimal results in the post-surgery stage avoiding the most typical sources of failure: Recurrent dislocation and implant’s fracture. The Femoral Bone Enlargement Technique is still on an experimental stage. There are no evidences of its practical use on real patients in Europe, and there is no clue about studies or analysis supporting it. This document means a first-time development of this new technique, remarking the critical parameters of the surgical intervention, developing the required 3D model and performing its structural evaluation through Finite Element Analysis. This approach provides the surgeon with a tool to simulate the surgical technique in a pre-surgery stage, being able to foresee possible future issues, select the appropriate implant’s size and evaluate the risk-benefit ratio on each specific patient. Objectives Case analysis and tridimensional reconstruction of the patient's femoral anatomy. Modelling of the original surgical procedure and tridimensional reconstruction of the corresponding model. Modelling of the femoral bone enlargement technique and tridimensional reconstruction of the corresponding model. Finite Element Analysis of both techniques to determine the safety factor provided by the femoral bone enlargement technique analysed in this document. Material and methods The Computed Tomography of a patient with severe dysplasia of the hip, who had already been operated via traditional THA techniques is the starting point on the present study. Graphics and Medical Image Processing Software are used for the reconstruction of the patient's anatomy and to model both surgical techniques. Finite Element Analysis software is used to perform the corresponding structural analysis on the generated models. The study is focused on the femoral side of the technique described by Sofue and Endo, using Exeter cemented stems to model and simulate the two different approaches. Patient’s femoral anatomy is modelled applying the appropriate segmentation workflow, and subsequently both the traditional cemented and the femoral bone enlargement technique are reconstructed. A Finite Element Analysis of both techniques is performed considering the appropriate boundary conditions and load cases to, finally, determine the contribution of the new technique analysed in this thesis. Results and conclusions The proposed workflow and methodology have allowed the achievement of the considered objectives, therefore can be used to analyse different specific cases with similar pathologies using the same or different kind of femoral stems. The femoral bone enlargement technique allows, applying the same boundary conditions and same load cases, a stress reduction on the implant in comparison with the traditional cemented technique. This new technique directly increases the degree of difficulty of the traditional techniques of total hip arthroplasty, however it provides the surgeon with an alternative tool to perform a risk-benefit evaluation of each intervention, reducing the chances of a possible postoperative failure
URI: http://hdl.handle.net/10651/37419
Local notes: DT(SE) 2015-380
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Tesis doctorales a texto completo

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