2021, Número 2
Análisis biomecánico de la ligamentoplastía interespinosa con fibra de poliéster posterior a discectomía
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10.35366/101854
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Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 19
Paginas: 125-131
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RESUMEN
Introducción: Existen diferentes patologías de la columna lumbar que condicionan una inestabilidad biomecánica y clínica para su tratamiento, se han efectuado diversas técnicas de estabilización que tratan de preservar el movimiento y la transmisión de carga del segmento afecto como la ligamentoplastía interespinosa con fibra Dallos®. Objetivo: Mostrar las variaciones biomecánicas de segmento funcional de columna lumbar de porcino, antes y después de realizar la discetomía y ligamentoplastía con fibra Dallos®. Material y métodos: El segmento lumbar se montó en un simulador multiaxial servo-hidráulico. Se simularon rangos de movilidad de flexión, extensión, flexiones laterales y rotaciones axiales en tres condiciones: 1) segmento natural; 2) segmento discectomizado; y 3) segmento disectomizado más ligamentoplastía con fibra Dallos®. Los rangos de movilidad se realizan hasta un torque de 7.5 N-m. La data de los torques y rangos de movilidad se recolectó en el programa del simulador y se graficaron los resultados de los cambios biomecánicos entre las tres condiciones descritas. Resultados: Se demostró que la biomecánica lumbar es afectada después de la discectomía principalmente en la flexión y la extensión. En los movimientos de flexión y rotación axial izquierdas, se comprobó una alteración del torque y los rangos de movilidad. Conclusiones: La ligamentoplastía recupera parte de la estabilidad perdida postdiscectomía, preservando parte de la altura discal sin llegar a igualar los movimientos como en el segmento natural. Posterior a la discectomía, la distribución de la fuerza sugiere que la inestabilidad residual con ligamento plastía puede representar sobrecarga facetaria.INTRODUCCIóN
Existen diferentes patologías de la columna lumbar que condicionan una inestabilidad biomecánica y clínica.1 Por afección del subsistema pasivo descrito por Panjabi y colaboradores principalmente de las estructuras disco-ligamentarias, para su tratamiento se han efectuado diversas técnicas de descompresión con y sin fusión, o bien por la estabilización dinámica, tratando de preservar el movimiento y la transmisión de carga del segmento afecto.2,3
Posner y White definieron a la inestabilidad clínica como "…la pérdida de la capacidad de la columna, bajo cargas fisiológicas, para mantener un patrón normal de desplazamiento, de tal manera que no se produzca déficit neurológico, deformidades mayores ni dolor incapacitante".4 Asimismo, la inestabilidad biomecánica fue definida por Kirkaldy y colaboradores.5
Un ejemplo de inestabilidad es la espondilolistesis lumbar, en donde el estándar para su tratamiento ha sido la fijación rígida con artrodesis.6 Sin embargo se ha observado que puede llegar a ocasionar degeneración del segmento adyacente y presencia de enfermedad del segmento adyacente.7 Alpízar y su grupo evaluaron la aparición de degeneración del segmento adyacente y la presencia de enfermedad del segmento adyacente en la estabilización dinámica interespinosa versus fijación transpedicular y artrodesis en el tratamiento del conducto lumbar estrecho, encontrando una incidencia de aparición de degeneración del segmento adyacente de 33.3% en el grupo de la fijación con artrodesis y 20% en el grupo de la ligamentoplastía interespinosa (ILP) a los tres años de seguimiento.8
Okuda y su equipo encontraron en su estudio sobre la enfermedad del segmento adyacente después de la fusión intersomática lumbar posterior de un solo segmento para la espondilolistesis degenerativa a 10 años de seguimiento una incidencia radiográfica de 75%, sintomático de 31% y quirúrgico de 15% en PLIF.9
Debido a que se ha observado una alta incidencia de la enfermedad del segmento adyacente en la función lumbar, los cirujanos de columna han optado por la estabilización dinámica como alternativa de tratamiento y restablecer la zona neutra de la columna.10,11
Dentro de los dispositivos de estabilización dinámica en el área de la enfermedad de la columna lumbar, tenemos como ejemplos de implantes interespinosos el dispositivo DIAM (Metronic), Wallis (Spain Next), Minns, In-Space (Synthes).12,13,14,15
La ligamentoplastía interespinosa (ILP) es un ejemplo de estabilización dinámica y fue introducido por primera vez por Senegas y colaboradores para el tratamiento de la espondilolistesis degenerativa después de una laminectomía extensa, restringiendo la flexión de la columna lumbar preservando el ligamento interespinoso y supraespinoso.16
En la actualidad, el uso del ligamento de poliéster (Dallos®) en la ligamentoplastía interespinosa se extiende a diversas patologías de la columna lumbar después de una fijación y fusión vertebral, tras una discectomía clásica, espondilolistesis degenerativa, inestabilidad angulatoria de L1 a S1, reconstrucción de los ligamentos interespinosos y supraespinosos, conducto lumbar estrecho y prevención del segmento adyacente en la artrodesis o fijación rígida con la finalidad de restablecer la zona neutra.7,8,17
Hong y su grupo demostraron que el uso de la ligamentoplastía interespinosa como tratamiento de la espondilolistesis, en donde los pacientes presentaron mejoría clínica significativa y en las radiografías dinámicas, el movimiento angular fue similar entre las mediciones de seguimiento preoperatorias y más recientes, pero el movimiento traslacional disminuyó significativamente.18 Rosales y colaboradores en un análisis clínico y radiográfico encontraron que la ligamentoplastía interespinosa con ligamento Dallos® mejora la estabilidad segmentaria, permite la movilidad dentro de los rangos normales, conserva la altura discal a los cuatro años de seguimiento y ofrece una mayor estabilidad dinámica con una notable mejoría clínica.19
Existen varios estudios con resultados favorables sobre el uso de la ligamentoplastía interespinosa desde el punto de vista clínico y radiográfico, pero no biomecánico. El presente estudio se centra en el análisis biomecánico de la ligamentoplastía interespinosa con una fibra sintética de poliéster realizado en un segmento lumbar porcino fresco en tres diferentes condiciones: segmento natural, inestable (discectomía) y con la ligamentoplastía interespinosa, analizando los rangos de movimiento en flexión, extensión, flexión derecha e izquierda, así como la rotación derecha e izquierda primero con una carga de 400N.
MATERIAL Y MéTODOS
Obtención y preparación del segmento lumbar: se utilizó un segmento de columna lumbar de porcino obtenido en un establecimiento que cuenta con la certificación de la NOM-033-ZOO-1995, después el segmento fue conservado a -26o y descongelado a temperatura ambiente inmediatamente antes de realizar su montaje en el simulador.
Se realizó una disección minuciosa del segmento lumbar retirando la masa muscular paravertebral, preservando la integridad del ligamento interespinoso y el supraespinoso, cápsula articular de las facetas, ligamentos longitudinales y disco intervertebral. La fijación del segmento se realizó en sus dos polos, en el polo inferior se colocaron dos tornillos de forma divergente que atravesó la plataforma inferior la mitad del cuerpo de la vértebra infrayacente, posteriormente se hizo el montaje en una plataforma prediseñada para el simulador servo-hidráulico, mecatrónico articular (VIVO, Force and Motion de AMTI, Waltham MA) con PMMA integrando su vez a la faceta articular interior (Figura 1).
El polo superior se fijó con dos tornillos de forma divergente que atravesaron la plataforma superior y mitad del cuerpo, finalmente se fijó a un adaptador de aluminio con PMMA integrando también a la faceta articular superior (Figura 2).
MONTAJE DEL SEGMENTO: EL MONTAJE SE REALIZó EN NUESTRO LABORATORIO DE BIOMECáNICA EN UN SIMULADOR SERVO-HIDRAúLICO, MECATRóNICO ARTICULAR CON SEIS EJES DE LIBERTAD REPRESENTANDO FUERZA Y MOVIMIENTOS ROTACIONALES EN LOS EJES X, Y Y Z (VIVO, FORCE AND MOTION DE AMTI, WALTHAM MA). LA PLATAFORMA INFERIOR CUENTA CON UNA CELDA QUE REGISTRA CARGAS Y MOMENTOS EN TODOS LOS EJES, ASí COMO TRANSLACIóN SUPERIOR E INFERIOR EN EL EJE Z, TRANSLACIóN ANTEROPOSTERIOR DEL EJE Y Y MEDIO-LATERAL DEL EJE X. CUENTA CON UN BRAZO MECATRóNICO DE FLEXOEXTENSIóN PARA EL EJE X Y OTRO PARA EL EJE Y PARA SIMULAR LAS FLEXIONES LATERALES DERECHA E IZQUIERDA. LA PLACA INFERIOR TIENE LA CAPACIDAD DE ROTAR EN AMBOS SENTIDOS PARA RECREAR LA ROTACIóN LATERAL DERECHA E IZQUIERDA.
Una vez fijados ambos polos del segmento a los adaptadores prediseñados para el simulador servo-hidráulico multiaxial, se buscó su equilibrio vertical e iniciaron las pruebas en los diferentes ROM, la medición se realizó mediante las celdas integradas en la plataforma inferior, los datos fueron colectados en la computadora que contiene el software del fabricante de la máquina.
Técnica de la ligamentoplastía con fibra Dallos®: se siguió el método descrito por el fabricante, el cual se realizó por un cirujano de columna experimentado de nuestro servicio (Figura 3).
Prueba biomecánica: una vez montado el espécimen en el simulador servo-hidráulico, se realizaron pruebas biomecánicas en tres diferentes condiciones: 1) segmento natural intacto que consistió de uno lumbar sin musculatura vertebral, pero preservando los complejos ligamentarios, incluyendo los ligamentos inter- y supraespinosos y las cápsulas facetarias; 2) segmento posterior a discectomía mediante acceso posterior izquierdo con laminectomía parcial; y 3) segmento con discectomía más ligamentoplastía mediante ligamento de poliéster (Dallos®). Cada condición se sujetó a seis pruebas diferentes consistentes en flexión, extensión, flexión lateral derecha e izquierda y rotación derecha e izquierda con precarga de acondicionamiento de 20N. Después estas seis condiciones se repitieron bajo una carga de 400N para obtener una cantidad total de 36 pruebas. El movimiento en todas direcciones fue prescrito mediante desplazamiento gradual hasta obtener un torque de 7.5 N-m como lo establece el protocolo estándar de pruebas en segmentos de columna para dispositivos de columna (Panjabi). Una vez establecido el torque y el rango de movilidad en las diferentes direcciones, se realizaron 10 ciclos de cada evento a una frecuencia de 1Hz. Las curvas de desplazamiento vs torque en todas las direcciones fueron registradas mediante el software del simulador, graficadas en Excel y comparadas entre las tres condiciones mencionadas para establecer el grado de estabilidad e inestabilidad entre éstas. También se registró el desplazamiento axial en mm de la placa inferior para definir los cambios de altura del espacio intervertebral.
RESULTADOS
Los grados para alcanzar el torque recomendado de 7.5 N-m sin carga axial en flexión para las condiciones de segmento natural, postdiscectomía y postdiscectomía + ligamentoplastía fueron de 7.28o, 8.77o y 7.37o respectivamente (Figura 4A).
Para la extensión, los grados fueron de 1.19o, 2.11o y 1.23o (Figura 4B).
Para la flexión lateral derecha, los grados fueron de 12.1o, 12.5o y 11.9o (Figura 5B) y para la izquierda 15.4o, 26.7o y 35.4o (Figura 5A).
Por último, los grados para la rotación derecha fueron 1.4o, 1.4o y 1.2o (Figura 6A) y para la izquierda 2.67o, 2.68o y 2.7o (Figura 6B).
Los grados para alcanzar el torque recomendado de 7.5N-m para las pruebas bajo carga de 400N en las tres condiciones de segmento natural, postdiscectomía y postdiscectomía + ligamentoplastía fueron para la flexión 7.23o, 8.65o y 7.16o, respectivamente.
Para la extensión fueron 1.20°, 1.14° y 0.78°. En la flexión lateral derecha fueron de 10o, 7o y 7o, y la flexión lateral izquierda de 5.4o, 6.6o y 6o. Para la rotación derecha fueron de 1o, 1.13o y 1.21o y para la izquierda 2o, 2.2o y 2.2o.
En promedio, en todos los movimientos con y sin carga de 400 N, la disminución del espacio intervertebral después de la discectomía fue de 1 mm, pero recuperó 0.5 mm después de la ligamentoplastía.
No hubo desplazamientos cizallantes significativos durante las tres condiciones.
DISCUSIóN
En la actualidad, la estabilización rígida o dinámica son opciones ampliamente utilizadas para el tratamiento de patologías espinales, en especial en el segmento lumbar y aquéllas relacionadas con patología discal. Se ha demostrado que la estabilidad vertebral tiene que ver con la altura del disco y la tensión ligamentaria anterior y posterior, por lo que se compromete necesariamente cuando hay enfermedad discal. Después de la discectomía, una instrumentación rígida como la que proporcionan los tornillos y barras provee de estabilidad total del segmento. Sin embargo, la rigidez del segmento estabilizado también se relaciona con la enfermedad de segmento adyacente en un tercio de los pacientes en los que se practica. Por el contrario, la estabilización dinámica, aquélla que permite una rigidez relativa amén de permitir arcos de movilidad restringidos en los diferentes ejes de movimiento de la columna, ha mostrado una menor incidencia de enfermedad adyacente comparada con la estabilización rígida. En nuestro estudio encontramos que en la flexión con y sin carga y la extensión con carga del espécimen posterior a discectomía se demandó mayor rango de movilidad para alcanzar el torque deseado. Para la extensión con carga, la diferencia fue prácticamente nula entre las tres condiciones debido a la restricción mecánica de las apófisis espinosas al hacer contacto entre ellas bajo condiciones de carga y restringir el movimiento sin importar la ausencia del disco o la presencia de la ligamentoplastía. Sin embargo, el aplanamiento de las curvas para la condición sin disco y sin disco más ligamentoplastía sugiere que la carga sobre las apófisis espinosas y las articulaciones cigapofisarias será mayor y con un comportamiento brusco y no viscoelástico como lo provee el disco intacto. La flexión lateral derecha en todas las condiciones permitió más grados de libertad que la flexión a la izquierda, ya que el torque en este sentido inició antes que el contralateral, sugiriendo que las plataformas superior e inferior se pusieron en contacto con mayor facilidad por la ausencia del disco y el anillo fibroso, pues la discectomía fue realizada del lado izquierdo. La rotación axial derecha se mantuvo prácticamente sin diferencia en las tres condiciones con y sin carga; sin embargo, en rotación izquierda aumentó en aproximadamente un grado en todas las condiciones con y sin carga, lo que sugiere nuevamente que la discectomía realizada en la parte posterior e izquierda otorgó mayor inestabilidad hacia ese mismo lado, quizá por la ausencia de parte del anillo fibroso ipsilateral.
Basado en estos datos, la inestabilidad que produce la resección del disco es evidente, sobre todo del lado donde se realizó la discectomía. La ligamentoplastía posterior a la discectomía demostró sobre todo en flexión y extensión que puede conferir mayor rigidez al segmento espinal similar al del segmento natural intacto y al mismo tiempo conservar sus grados de movilidad, por lo que biomecánicamente sugiere que la fijación vertebral es en efecto dinámica y estable al menos en el eje de flexoextensión. Los cambios mecánicos en la flexión lateral derecha y rotación axial izquierda se explican por la ausencia del anillo fibroso en la parte posterolateral izquierda y no mostraron diferencias significativas cuando se compara en las tres condiciones. Referente a la translación axial del espacio intervertebral, la ligamentoplastía demostró que la altura inicial en el segmento natural intacto que perdió 0.5 mm posterior a discectomía, logró recuperarse posterior a la ligamentoplastía con el ligamento de poliéster.
Un hallazgo interesante fue el comprobar que la biomecánica segmentaria lumbar afecta principalmente a la flexión lateral y rotación del lado donde se realiza la discectomía, sugiriendo que, a pesar de la estabilización con la ligamentoplastía, la transmisión de la fuerza se verá afectada en ese lado. Teóricamente la resección del disco mediante una fenestración se puede realizar de manera adecuada; sin embargo, la distribución de las fuerzas del lado donde se extrae el disco indica que hay un compromiso mayor cuando se compara con el comportamiento biomecánico del lado contrario a la discectomía, esto quizá porque algún remanente discal permanece en el espacio intervertebral al no ser retirado completamente y dejando una parte del mismo que aun proporcionará la transmisión de las fuerzas con un comportamiento viscoelástico. También, el aumento de las fuerzas para el lado izquierdo ante la flexión lateral izquierda y la rotación axial ipsilateral indican que la distribución de la fuerza se vuelve más pronunciada sin su componente viscoelástico, transmitiendo estrés a las estructuras posteriores que son las que cargarán estas fuerzas como lo son las articulaciones facetarias, el complejo ligamentario interespinoso y las apófisis espinosas.
Estudios que cuenten con más especímenes, incluyendo un espécimen humano, son deseables para corroborar estos resultados. Un estudio que incluya fatiga cíclica de la estabilización dinámica con la fibra es deseable para poder garantizar que la estabilidad obtenida es sostenible a lo largo de los años de vida del paciente.
CONCLUSIONES
La ligamentoplastía con fibra de poliéster puede preservar los movimientos multiaxiales de la columna posterior a la realización de la discectomía, especialmente en la flexión y la extensión.
La recuperación de la altura del espacio intervertebral observada durante el estudio sugiere que la ligamentoplastía confiere estabilidad al reajustar la tensión ligamentaria anterior y posterior del segmento vertebral lumbar.
REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
Alpízar-Aguirre A, Guevara-Alvarez A, Rosales-Olivares LM, Zárate-Kalfópulos B, Sánchez-Bringas G, Reyes-Sánchez A. Estabilización dinámica interespinosa versus fijación transpedicular y artrodesis en el tratamiento del conducto lumbar estrecho en pacientes de 45 a 65 años de edad. Acta Ortop Mex. 2012; 26(6): 347-53.
AFILIACIONES
1 Residente de la Alta Especialidad en Cirugía de Columna Facultad Mexicana de Medicina, Universidad La Salle México con sede en el Hospital de Ortopedia para Niños "Dr. Germán Díaz Lombardo".
2 Director del Centro de Investigación y Laboratorio de Biomecánica (CILAB) del Hospital de Ortopedia para Niños "Dr. Germán Díaz Lombardo".
3 Director General y Cirujano de Columna del Hospital de Ortopedia para Niños "Dr. Germán Díaz Lombardo".
4 Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecánica de la Sección de Estudios de Postgrado e Investigación ESIME Zacatenco, Instituto Politécnico Nacional.
5 Subdirector y Cirujano de Columna del Hospital de Ortopedia para Niños "Dr. Germán Díaz Lombardo".
NIVEL DE EVIDENCIA
IVCORRESPONDENCIA
Lucio Martínez-López. E-mail: tyo_martinez@hotmail.comRecibido: 22-01-2020. Aceptado: 15-01-2021.