Simulación en 3D de las variaciones de comportamiento en un segmento de columna al incorporar un fijador transpedicular

• Published in: Revista española de cirugía ortopédica y traumatología 2005, Vol.49 (3), p.198-201
• Main Authors: Cebrián Parra, J.L., Serrano, C. León, Morales, Y. Lópiz, Martínez, F. Marco, Borrego, A. Francés, Stern, L. López-Durán
• Format: Article
• Language: Spanish
• ISSN: 1888-4415; 1988-8856
• DOI: 10.1016/S1888-4415(05)76303-7

Analizar las variaciones del comportamiento biomecánico mediante el análisis de elementos finitos de un segmento vertebral con un fijador transpedicular. Se realizó un modelo matemático de elementos finitos (lineal, anisótropo y tridimensional) de un segmento vertebral lumbar (L1-L3) que fue sometido a cargas de compresión sucesivas de 1.177, 3.923 y 9.806 N. Posteriormente se incorporó al modelo un sistema de instrumentación transpedicular con las mismas cargas. Se estudió el desarrollo tensional del sistema, la redistribución de las cargas debidas al implante y las tensiones y deformaciones en el segmento instrumentado y del implante. Los cambios en las distribuciones de las tensiones en el hueso, fueron de 502 MPa sin fijador y 460 MPa con fijador. El fijador produjo un aumento de la rigidez del 11,2%. Este modelo de simulación 3D nos ha permitido estudiar el comportamiento de un segmento del raquis en diferentes situaciones y obtener datos que no son accesibles mediante los estudios experimentales, como la distribución de las concentraciones de tensiones. The aim of this study is to analyze variations in biomechanical behavior by finite-element analysis of a vertebral segment with transpedicular fixation. A finite-element mathematical model (linear, anisotropic, and three-dimensional) of a lumbar vertebral segment (L1-L3) that was subjected to successive compression loads of 1,177, 3,923, and 9,806 N. A transpedicular instrumentation system with the same loads was then added. The development of forces in the system, load redistribution due to the implant, and the forces and deformations in the instrumented segment and implant were studied. The distribution of forces in the bone changed by 502 MPa without fixation and 460 MPa with fixation. Fixation increased resistance by 11.2%. This three-dimensional simulation model made it possible to study the behavior of a spinal segment in different situations and to obtain data not available from experimental studies, such as the distribution of force concentrations.