Análisis por elementos finitos de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (L.C.A.)

Abstract

Cuando se presenta una rotura en el L.C.A. y debido a que no es un tejido que el cuerpo humano sea capaz de regenerar, se recomienda realizar una reconstrucción quirúrgica del ligamento para evitar cambios degenerativos en la articulación, debido a la inestabilidad que esta lesión genera en la rodilla, pues la ausencia de este componente aumenta los grados de libertad de movimiento de la extremidad inferior, que de no ser tratada, puede generar en el largo plazo consecuencias negativas en otros componentes de la rodilla, como rotura de meniscos, magulladuras en los huesos fémur y/o tibia y ruptura en el cartílago articular [1]. El presente trabajo tiene como objetivo principal determinar, mediante el análisis de elementos finitos de un modelo computacional en tres dimensiones de una reconstrucción de L.C.A. en una rodilla adulta, si existe o no una relación entre los esfuerzos principales a los que es sometido el injerto, y 4 variables que los cirujanos manejan al momento de realizar la intervención quirúrgica de reconstrucción, las cuales son el posicionamiento y orientación del túnel femoral considerando tres técnicas (Transtibial, Transtibial Híbrida y Anteromedial) y la adición de Tenodesis Extraarticular Lateral. Varios modelos geométricos y ecuaciones constitutivas se han empleado en estudios biomecánicos de la articulación de la rodilla. Particularmente en este trabajo, se considera a los ligamentos como elementos hiperelásticos y transversalmente isotrópicos [2], utilizando como herramienta FEBio Studio, un software de código abierto de análisis de elementos finitos. De forma similar a como se plantea en el estudio de Puso, M. Weiss, J (1998) [3], se genera un modelo geométrico tridimensional a partir de la segmentación de imágenes de resonancia magnética del sistema óseo de la rodilla de un paciente sano (hombre, 26 años de edad). El sistema óseo se modela como un sólido rígido [2], y las condiciones de borde se configuran para emular los movimientos de varo, rotación interna y traslación anterior-posterior del fé- mur sobre la tibia, agregando en cada caso la existencia de tenodesis extraarticular lateral. Se validan los resultados obtenidos comparando los resultados de esfuerzos de Von Mises para el modelo de injerto en cada configuración, para cada movimiento, con los resultados de estudios similares en la literatura. Se puede concluir que existe una relación entre los esfuerzos principales máximos a los que el injerto o reconstrucción de Ligamento Cruzado Anterior es sometido, y la técnica empleada para perforar el túnel femoral. La técnica de perforación que presenta una menor concentración de esfuerzos en la mayoría de los casos estudiados corresponde a la técnica Transtibial Híbrida. Se puede concluir dentro de las limitaciones de este estudio que la adición de Tenodesis Extraarticular Lateral entrega un mayor soporte a los movimientos de la rodilla.