Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre tejidos blandos de soporte del arco plantar: un estudio computacional

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre

www.elsevier.es/rot

Revista

Española

de

Cirugía

Ortopédica

y

Traumatología

INVESTIGACIÓN

Efecto

de

la

osteotomía

medializante

de

calcáneo

sobre

tejidos

blandos

de

soporte

del

arco

plantar:

un

estudio

computacional

R.

Larrainzar-Garijo

a,b,∗

,

C.

Cifuentes

de

la

Portilla

c,d

,

B.

Gutiérrez-Narvarte

a

,

E.

Díez-Nicolás

a

y

J.

Bayod

c

aServiciodeCirugíaOrtopédicayTraumatología,HospitalUniversitarioInfantaLeonor,Madrid,Espa˜na

bDepartamentodeCirugía,FacultadMedicina,UniversidadComplutensedeMadrid,Madrid,Espa˜na

cGrupodeMecánicaaplicadayBioingeniería(AMB),InstitutodeInvestigaciónenIngenieríadeAragón(I3A),Universidad

deZaragoza,Zaragoza,Espa˜na

dFacultaddeCienciasmédicas-EscueladeMedicina,UniversidadEspírituSanto,Samborondón,Ecuador

Recibidoel8defebrerode2018;aceptadoel16deabrilde2018

PALABRASCLAVE Pieplano; Modelamiento; Osteotomía decalcáneo; Análisispor elementosfinitos

Resumen Laosteotomía medializantedecalcáneo formapartedelelencodeopcionesde tratamientoenelpieplanoadquiridoenadultos.Lacorrecciónestructuralqueseconsiguees ampliamenteconocida.Sinembargo,elefectodeesteprocedimientosobrelostejidosblandos quesoportan elarcoplantarhasidopocoestudiado,puesexperimentalmentenoesposible cuantificarlasvariacionesdetensión ydeformacióngeneradas. Porlotanto,elobjetivode esteestudiofueevaluarelefectoquetienelaosteotomíamedializantedecalcáneosobreel tejido blandoquesoportaelarcoplantar,usandounmodelocomputacional depiehumano dise˜nadoconunenfoqueclínico.Elmodeloporelementosfinitospropuestofuereconstruido apartirdeimágenesdetomografíascomputarizadasdeunpacientesano.Seincluyerontodos loshuesosdelpie,lafasciaplantar,cartílagos,ligamentosplantaresyelligamento calcáneo-navicular,respetandosudistribuciónanatómicaypropiedadesbiomecánicas.Lassimulaciones fueronrealizadasemulandolafasedeapoyomonopodaldelamarchahumanadeunadulto. Elefectosobrecadatejidofueevaluadosiguiendocriteriosclínicosybiomecánicos.Los resul-tadosmuestranquelaosteotomíadecalcáneoreducelatensióngeneradanormalmentesobre lostejidosevaluados,siendoelefectosobreelligamentocalcáneo-navicularylafascia plan-tarlosmásnotables.Losresultados dedeformaciónobtenidos sonconsistentesconensayos experimentalesyelconocimientoclínico.Laversatilidaddeestemodelopermitelavaloración objetiva dediferentescondiciones yapoya la tomadedecisión paraeltratamiento delpie planoadquiridoenadultosenestadiosmedioyavanzado.

©2018SECOT.PublicadoporElsevierEspaña,S.L.U.Todoslosderechosreservados.

Autorparacorrespondencia.

Correoelectrónico:rlarrainzar@gmail.com(R.Larrainzar-Garijo). https://doi.org/10.1016/j.recot.2018.04.003

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre KEYWORDS Flatfoot; Modelling; Calcanealosteotomy; Finiteelement analysis

Effectofthecalcanealmedializingosteotomyonsofttissuessupportingtheplantar

arch:Acomputationalstudy

Abstract Medializingcalcanealosteotomyformspartofthetreatmentoptionsforadult acqui-redflatfoot.Thestructuralcorrectionthatisachievediswidelyknown.However,theeffect ofthisprocedureonthesofttissuesthatsupporttheplantararchhasbeenlittlestudied,since itisnotpossibletoquantifyexperimentallythetension anddeformationvariations genera-ted.Therefore,theobjectiveofthisstudywastoevaluatetheeffectofmedializingcalcaneal osteotomyonthesofttissuethatsupportstheplantararch,usingacomputationalmodelof thehuman foot designedwith aclinicalapproach. The proposedfinite elementmodel was reconstructedfrom computerizedtomography imagesofahealthypatient.Allthebonesof thefoot,theplantarfascia,cartilages,plantarligamentsandthecalcaneus-navicularligament wereincluded,respectingtheiranatomicaldistributionandbiomechanicalproperties. Simula-tionswereperformedemulatingthemonopodalsupportphaseofthehumanwalkofanadult. Theeffectoneachtissuewasevaluatedaccordingtoclinicalandbiomechanicalcriteria.The resultsshowthatcalcanealosteotomyreducesthetensionnormallygeneratedonthe evalua-tedtissues,withtheeffectonthecalcaneus-navicularligamentandtheplantarfasciabeing themostnotable.Thedeformationresultsobtainedareconsistentwithexperimentaltestsand clinicalknowledge.Theversatilityofthismodelallowstheobjectiveassessmentofdifferent conditionsandsupportsdecisionmakingforthetreatmentofadultacquiredflatfootinmiddle andadvancedstages.

©2018SECOT.PublishedbyElsevierEspaña,S.L.U.Allrightsreserved.

Introducción

Elpieplanoadquiridoenadultoshasidoobjetode investiga-ciónclínicaenlosúltimosa˜nosmotivadoporlaprevalencia enascensodelapatologíaylagranvariabilidadde alterna-tivasdetratamientoactualmentedisponibles.Dependiendo delestadioevolutivodelalesiónlasopcionesdetratamiento comprendendesdeortesis,paralasetapasiniciales,hastala realizacióndeartrodesisdelmedioyretropiéparalasfases másavanzadasdelapatología1---3.Unadelastécnicasmás comunesutilizadasparacorregirlapronacióncaracterística delpieplanoeslaosteotomíamedializantedecalcáneo.En algunoscasos,estacorreccióndelaestructura óseanoes suficienteyelestréstisularpermaneceenmayoromenor intensidadparadeterminados tejidos1.Laexperiencia clí-nicadelcirujanodeterminarálanecesidaddeasociarotras técnicas descritas sobre partes blandas o a otros niveles óseos.

Estecomponentealtamentesubjetivoqueenmarcaeste procedimientoescausado,enparte,poreldesconocimiento aúnlatentedevariablesbiomecánicas quenosehan eva-luadoadecuadamentedesdeelpuntodevistaexperimental. Laaltacomplejidadbiomecánicadelpie,tantoenestática como endinámica, la dificultad desegmentar y tratar el tejidodeformaadecuadadurantelaspruebasylas limita-cionespropiasdelosinstrumentos demediciónutilizados, sonlasprincipalescausasquemotivanestaproblemática4,5. Una forma de incrementar la objetividad diagnóstica ylatoma dedecisión escuantificar el efectoque genera la osteotomía de calcáneo sobre la estructura del pie y los tejidos blandos que soportan el arco plantar. En las últimas décadas, se han propuesto diversos modelos que describen yevalúanla biomecánica delpie normal y

patológico6---8. Sin embargo, hasta el momento, no existe un modelo consensuado de investigación para el estudio delpieplano enadultoscon osteotomía decalcáneo9.Se han desarrollado trabajos experimentales en cadáveres, sometiendocuerposa cargasprogresivas,sobreloscuales se evalúa fundamentalmente la deformación generada sobrelaestructuradelpie10---12.Sinembargo,estosmodelos experimentales requieren de importantes inversiones económicas enequipos, así como unmayor control sobre las piezasde estudio, con el fin de mantener inalteradas lascaracterísticasbiomecánicasdeltejido13.

Recientemente, avances tecnológicos han mejorado notablementelacapacidaddeprocesamientodelas compu-tadoras.Estohamotivadoeldise˜nodemodelosnuméricos complejos para el estudio de la biomecánica del pie humano14.Estosmodelosseplanteancomounaalternativa válida,yaqueelinvestigadorpuedesometerelmodeloante cargassobreestructuras«virtuales»sinlanecesidadde dis-ponerdeunmaterialfísico,conlaventajadepoderalterar losparámetrosestructuralesquemásafectanalcomplejo pie-tobillo.Deesta forma,esposibleevaluarlarespuesta sobrepartesblandas,articulaciones,complejotendinosoy tejidomuscular13,15---17.Porsupuesto,suvalidezsesoportaen eladecuadodise˜nodelasestructurasfisiológicasyel mode-lamientorealistadelaspropiedadesmecánicasdeltejidoy sufisionomía18.

Estosmodelos,principalmente basadosenel modelado por elementos finitos, basan su estudio en variables y parámetrostomadosdetrabajosexperimentalesgenerales, obviando algunos tejidos y características relacionadas directamente conel desarrollodel pieplano adquiridoen adultos19.Enlaclínica,sehanidentificadoalgunostejidos deacciónpasiva,comolafasciaplantar20,21,losligamentos

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre Z Z X Y Y X 115° 16° 750 N- 10°

Figura1 Modelopropuestoparaevaluarelefectodelaosteotomíadecalcáneosobrelostejidospasivosencargadosdesostener elarcoplantar.

plantares y ligamento calcáneo-navicular o ligamento Spring21,22, que tienen una importante participación en el desarrollo en esta patología. Los modelos publicados actualmente simulan estos tejidos sin considerar su geo-metría ni el comportamientode tipo hiperelásticoque lo caracteriza15,17.Porlotanto,suplanteamientoresultapoco realista,reduciendoasíelvalorclínicodeestaspropuestas. Enesteartículosepropone unnuevomodelo computa-cionalquepermitelaevaluación clínicaybiomecánicade laosteotomía medializantedecalcáneousada para corre-gir el pie plano, así como la evaluación objetiva de su efecto sobre cada uno de los tejidos que soportan pasi-vamente el arco plantar, con resultados comparables con ensayos clínicos experimentales. Este modelo incluye la geometría de los tejidos y características biomecánicas cercanasalasdeunpiehumanoreal.Enelestudiose eva-luó tanto la caída y aplanamiento delarco plantar como la divergencia astrágalo-calcánea. Estos son signos clíni-cos comúnmente medidos mediante el ángulo interno de Moreau-Costa-BertaniyelángulodeKite.Lassimulaciones se realizaron en ausencia del tejido evaluado y en pre-sencia única del mismo sobre un modelo normal y con osteotomía de calcáneo, con el fin de evaluar objetiva-mente el efecto de este procedimiento quirúrgico sobre cadatejido.

Material

y

método

Modelodeelementosfinitoscontrol

Este estudio toma como base el modelo propuesto por Morales-Orcajo, et al.23,24, desarrollado por el grupo de investigación AppliedMechanics and Bioengineering de la Universidad de Zaragoza (Espa˜na). Este modelo parte de la reconstrucción de un pie humano de un paciente con metatarsalgianeuropáticamedianteunescánerclínico con-vencional modelo SIEMENS SOMATON. La resolución del estudio fue de0,44mm en el plano transversal y 1,0mm en dirección longitudinal. La segmentación y reconstruc-cióndeltejido serealizóusandoel softwareMIMICSV. 10 deMaterialize.Estemodelo mantienelamorfologíadelos cartílagosylafasciaplantar,asícomoladiferenciacióndel huesocorticalytrabecular,locualgeneralmenteesobviado porotros autoresa pesardelaimportancia deconsiderar estadiferenciaciónenelmodeladodelamecánicaósea24,25.

SeincluyeronademáslosligamentosSpring(LS),ligamento plantarcorto(LPC)yligamentoplantarlargo(LPL),queson fundamentalesparaelanálisisadecuadodeldesarrollodel pieplanoenadultos.Lageometríadecadatejidosedise˜nó tomandocomobaseimágenesanatómicasdeatlasy cadáve-res,bajolaasesoríademédicosyespecialistas.Elmallado delmodeloserealizóusandoelsoftwareANSYSV.15, gene-rando57453elementostetraédricos.Elmodelogeneradose muestraenlafigura1.

Modeloelementosfinitososteotomíamedializante

Elmallado delmodelo controlsemodificó replicandouna osteotomíade45◦ encalcáneooblicuadeproximaladistal

ydedorsalaplantar.Serealizódeslizamientomedializante de1cmdelsegmentomásproximal delaosteotomía cal-cáneayseconsideróestaposicióncomofijasimulandoasí elefectodefijación deosteosíntesissinnecesidaddeser a˜nadidocomoelementoexternoalmodelo.

Condicionesdecarga

Elmodelofuedise˜nadoa partirdeimágenestomográficas deunpieenreposo(sincarga)(fig.1).Paradeformaresta geometríainicialhastaunaposicióndecargaenelmomento delsegundorockersesimulóel modelocontodoslos teji-dosdeacciónpasiva que dansoportea labóveda plantar usandounacargade750N.Estacargarepresenta el peso completodeunapersonaadultade75kg,apoyadasobreel pieevaluado.La cargafue introducida ensentido vertical descendente,con10gradosdeinclinacióncomolosugieren algunosautores13,25,repartidaenlazonadecontacto tibia-astrágalo(90%)yperoné-astrágalo(10%).Las simulaciones fueronrealizadasmanteniendofijosnodosdelextremomás plantardelcalcáneoybloqueandoeldesplazamientosobre elejeZ(vertical)delosnodosmásplantaresdelprimer y quintometatarsianos,simulandoel efectodelsuelosobre elmodelodepieenelmomentodelsegundorockerdela marcha.

Elementosanatómicos

El modelo mantiene la estructura ósea del modelo base, diferenciando las propiedades del componente cortical y

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre Figura2 ModeloporelementosfinitosdefasciaplantarA),ligamentoplantarlargoB),ligamentoplantarcortoC)yligamento

SpringD),incluidosenelmodelo.

Tabla1 Parámetrosbiomecánicosdetejidousadosenel modelo Tejido Módulode Young(MPa) Relaciónde Poisson Referencia Huesocortical 17000 0,3 24 Huesoesponjoso 700 0,3 24 Ligamentos 250 0,28 28 Fasciaplantar 250 0,28 29,30 ␮ ␣ D Cartílagos 4.4 2 0,5 26,27

trabeculardelhueso24 ysecomplementa con ligamentos, cartílagosyfasciaplantarenlasposicionesanatómicas ade-cuadas(fig.2).

Los modelos de tejido fueron considerados como ele-mentoselástico-lineales,usandopropiedadesbiomecánicas publicadaspreviamente(tabla1).Paramodelarelcartílago, seconsideróunmodelonolinealehiperelástico,que repre-sentamejorla mecánica deltejido, caracterizadopor un desplazamientodelíquidoantecompresión.Este comporta-mientodinámicoserepresentóusandoelmodelodeOgden, siguiendolassugerenciaspublicadasporMansouryWu26,27. Los parámetrosusadospara cadatejido seresumen enla tabla1.

Variablesdeestudio

Loscambiosestructuralesdelarcoplantarsecuantificaron mediante la determinación del ángulo de Moreau-Costa-BartaniInterno(MCBI) yladivergencia astrágalo-calcáneo através delángulo deKite. Para esta mediciónse usóla aplicaciónRulerdesarrolladoporErgonautasyla Universi-dadpolitécnicadeValencia31.Estaevaluaciónsehizosobre unmodelodepiecontrolysobreelmodelodeosteotomía medializantedecalcáneo.Losdosmodelosfueronevaluados bajolasmismascondicionesdecarga.

Paradeterminarlacaídaypronacióndelmodelodepie, asícomoelefectodelaosteotomíadecalcáneo(calcáneo medializado)sobrecadaunodelostejidosevaluados,se cal-culóladiferenciadelosresultadosdecadasimulacióncon losresultadosdelmodelosinosteotomíacalcáneo(calcáneo anatómico),estimandoladiferenciarelativa decada eva-luación.Paracadacaso(anatómicoymedializado),setomó comobase la diferencia entreladeformacióndel modelo

completo yla deformaciónmáximageneradaal simularse manteniendosololaestructuraósea.

Conel fin de determinar el efecto biomecánico de la osteotomíadecalcáneosobrecadatejido,lassimulaciones sedesarrollaronenausenciaypresenciaúnica delmodelo detejidoconcretoevaluado,considerandocomopatrónde referencialasimulacióndelmodeloinicialcompleto. Poste-riormente,ydeformasecuencial,sesimularonlosefectos aisladossobrefasciaplantar,ligamentoplantarcorto, liga-mentoplantarlargoyligamentoSpringmanteniendoenel entornocomputacionalsiemprelas mismascondicionesde carga28.Elanálisisdecadatejidosobrelapronacióndelpie sehizoconbaseenlamedicióndelángulodeKite.

Resultados

Deladeformacióndelosmodelosencarga

Lasmedicionesencondicionesdecargadelmodelode cal-cáneoanatómicoymedializadomostraronunadeformación acordealosrangosqueseconsiderannormalesenlaclínica paraelángulodeMCBI(entre115y125grados)yelángulo dedivergenciadeKite(entre15y20grados).

Lasustraccióndelatotalidaddeloselementos pasivos desoporteestructuraldelpieconllevólaobtencióndelos valoresmáximosdedeformaciónantecargadelosdos mode-los(fig.4).Paraamboscasos(figs.3y4),serepresentóla deformacióngeneradasobreel ejevertical(Z),con el fin deobservarlasdiferenciasenlacaídayrotacióndel retro-piéhaciaelinterior(pieenpronación)oelexterior(pieen supinación).

Delasimulaciónselectivadecadatejido

LosvaloresdelángulodeMCBIydeKiteobtenidosdecada simulaciónselectiva,seresumenenlatabla2.

Lastablas3y4cuantificanelefectodecadatejidosobre lacaídayaplanamientodelarcoplantaratravésdela dife-rencianuméricatomandocomoreferencialasimulacióndel modeloanatómicoencargaylosvaloresmáximosde defor-maciónobtenidospreviamente.

Latensiónquesoportalafasciaplantarsemuestraenla figura5ylasoportadaporelligamentoSpringenlafigura6. Cadacasofueevaluadousandolastensionesmáximas prin-cipales ymínimas principales.Estos valorespropios de la

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre Normal Osteotomía U.U3 U.U3

A

B

C

D

115° 115° 16° 16° 16 16 115 115 Y Z Y X Y X Y Z 245°

Figura3 Máximadeformación obtenida al simularel modelocon unacarga de750N manteniendo todoslos tejidos blandos evaluados.AyB:valoresánguloCostaBartani;CyD:valoresdelángulodeKite.

Normal Osteotomía

Y Z Y Z Y X Y X 126° 25° 19° 126 120 25 19

A

B

C

D

240° 120°

Figura4 Máximadeformación obtenidaal simularelmodelo solomanteniendo estructura óseaycartílagos. Laarquitectura ygeometríadelpiesecolapsaencargaenausenciadeestructurasligamentosas.Laosteotomíamedializantelimitaesteefectoy hacelabóvedamásestable.AyB:valoresánguloCostaBartani;CyD:valoresdelángulodeKite.

Tabla2 Valoresangularesdecadasimulaciónselectiva

Prueba Normal Osteotomía

MCBI Divergencia(Kite) MCBI Divergencia(Kite)

Normal 115 16 115 16

Soloestructuraósea 126 25 120 19

EliminandolaFP 121 18 117 18 EliminandoLPC 116 19 115 16 EliminandoLPL 116 19 116 18 EliminandoLS 117 24 117 19 ManteniendosololaFP 119 20 117 19 ManteniendosoloelLPC 125 22 120 19 ManteniendosoloelLPL 124 24 120 18 ManteniendosoloelLS 122 17 117 16

Tabla3 Resultadosdelassimulacionesenausenciadecadatejido

Tejidoevaluado Normal Osteotomía

MCBI(grados) Kite(grados) MCBI(grados) Kite(grados)

Fasciaplantar 6(54,5%) 2(22,22%) 2(40%) 2(66,7%)

L.plantarcorto 1(9,1%) 3(33,3%) 0(0%) 0(0%)

L.plantarlargo 1(9,1%) 3(33,3%) 1(20%) 2(66,7%)

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre Tabla4 Resultadosdelassimulacionesdelmodeloenpresenciaúnicadeltejidoevaluado

Tejidoevaluado Normal Osteotomía

MCBI(grados) Kite(grados) MCBI(grados) Kite(grados)

Fasciaplantar 4(36,4%) 4(44,4%) 2(40%) 3(100%) L.plantarcorto 10(90,9%) 6(66,7%) 5(100%) 3(100%) L.plantarlargo 9(81,8%) 8(88,9%) 5(100%) 2(66,7%) L.Spring 7(63,6%) 1(11,1%) 2(40%) 0(0%) Normal Osteotomía S, max. principal (Avg: 75%) S, min. principal (Avg: 75%) 111.79 80.00 73.33 66.67 60.00 53.33 46.67 40.00 33.33 26.67 20.00 13.33 6.67 0.00 6.17 4.00 -0.50 -5.00 -9.50 -14.00 -18.50 -23.00 -27.50 -32.00 -36.50 -41.00 -45.50 -50.00 -65.03 -1.24 Y X Y X

Figura5 Comparacióndelatensión(S)principalmáxima per-cibidasobrelafasciaplantar.

ingenieríadematerialesestánestrechamenterelacionados conlastensionesdetracción(S.máx.principal)yde com-presión(tensiónmínima principal),que soportansobrelos tejidosdurantelacarga.Laescalademediciónsenormalizó tomandounvalormedioentreambosresultadosconelfin deobservaradecuadamentelasdiferenciasencadaunode loscasosevaluados.

Discusión

Elprincipalhallazgodenuestrotrabajoesquelosresultados muestranquehayunavariaciónnotableenlatensión perci-bidaporlafasciaplantaryelligamentocalcáneo-navicular enun piecon osteotomía medializante de calcáneo. Adi-cionalmente,seobservaqueesteprocedimientoporsísolo reduceyestabilizalapronacióndelpie.

Normal Osteotomía S, max. principal (Avg: 75%) S, min. principal (Avg: 75%) 94.94 75.00 68.75 62.50 56.25 50.00 43.75 37.50 31.25 25.00 18.75 12.50 6.25 0.00 -0.37 10.18 6.00 3.00 0.00 -3.00 -6.00 -9.00 -12.00 -15.00 -18.00 -21.00 -24.00 -27.00 -30.00 -40.28 Y X Y X

Figura6 Comparacióndelatensión(S)mínimaprincipal per-cibidaelcomplejodelligamentoSpring.

Enesteartículosepresentaeldesarrollodeunmodelo porelementosfinitosdeunpiehumanoconclaraorientación clínica, capazdereproducirladeformaciónantecargade unpieconosteotomíamedializantedecalcáneo,asícomo simulardiferentescondicionessobrelostejidosblandosque soportandeformapasivaelarcoplantaryque tradicional-menteserelacionanconeldesarrollodelpieplanoadquirido enadultos.Laversatilidaddelmodelopropuestopermitió evaluarelefectoderetirarelLPC,LPL,LS yFP,así como valorarobjetivamenteelefectodelaosteotomíasobrecada unodelostejidosysobrelaestructuraanatómicadelpie.La evaluaciónserealizósiguiendounenfoqueclínico,basado enlaobservacióndeladeformacióndelarcoplantaryla pro-naciónastrágalo-calcánea,principalessignosdelpieplano adquiridoenadultos.

El desarrollo del pie plano afecta la bóveda plantar. Estabrinda soporte yamortiguaciónala marchahumana, a la vez que dota al pie de un potente elemento de palancaquemejoralaeficienciadelamarcha32.Desdeel

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre punto de vista estructural, se puede entender la bóveda

plantar como una cercha arquitectónica. Estas estructu-ras permiten a los arquitectos que los tejados soporten peso sinprecisar grandes elementos desoporte. En nues-tro modelo, las estructuras que mantienen la bóveda son la fascia plantar y el ligamento calcáneo-navicular, y en menor medida, los ligamentos plantares largo y corto. Los enfoques seguidos en este estudio ya han sido publicados por varios autores basados en modelos expe-rimentales pero sobre pies sanos. El modelo propuesto es capaz de reproducir este tipo de estudios y, por lo tanto, puede ser usado como referencia para el análi-sis de diversas condiciones que pueden resultar bastante complejas de analizar mediante ensayos experimentales. Adicionalmente, el desarrollo de este tipo de modelos permite la evolución de la investigación hacia aspectos clínicosmásrelevantes:evaluación dealternativas quirúr-gicas complementarias, dise˜nos específicos de implantes, herramientaspredictivas de riesgoindividualizadas, entre otras.

Losmodelosdepienormalydeosteotomíamedializante decalcáneo,tomancomoreferencia laestructura geomé-trica principal y las condiciones de contorno y carga del modelo propuesto por Morales-Orcajo et al.13, del grupo AppliedMechanicsandBioengineeringdelaUniversidadde Zaragoza, Espa˜na. Sin embargo, de este modelo solo se mantuvo la estructura ósea base y la fascia plantar. Esta nuevapropuesta,adicionalageometríadetejidos necesa-riospararealizarunaevaluacióncompletadealteraciones delaestructuraanatómicaplantar, asícomo las condicio-nesadecuadasparaeltejidodelcartílago.Adicionalmente, modificalaestructuradelcalcáneo,emulandouna osteoto-míasimplemedializante.Estemodelosurgedeuntrabajo colaborativo que cuenta con la guía permanente de clí-nicos que realizan la validación mecánica de los tejidos analizados24,28.

Consideramosqueladeformidadobservadaencargaen el momento delsegundo rocker dela marchaes válido y adecuado.Losresultadosdeladeformacióndelmodelode piecompletotantonormalcomodeosteotomíadecalcáneo coinciden con losvalores clínicos normales, evaluadosen términosdelángulodeMCBIyelángulodeKite33aportando lavalidezclínicanecesariaylacorrelaciónconlarealidad delaprediccióncomputacional.

Algunos autores hanpropuesto modelos computaciona-lespara evaluarel desarrollode pieplanoy elefecto de cadatejidosobreelmantenimientodelarcoplantar.Gefen34 y mástarde Cheung8,35 desarrollaron modelosque permi-tenevaluarlasconsecuenciasbiomecánicasdelaausencia completayparcialdelafasciaplantar.Sinembargo, simpli-ficanconsiderablementelascaracterísticasbiomecánicasde lostejidos,asícomosugeometría,asumiendo,entreotras, la fascia plantar como un elemento puramente deforma-ble.ElmismoenfoquefueseguidoporSmith17proponiendo unmodelocomputacionalque permitelaevaluación dela osteotomíadeEvans.Sinembargo,mantienela simplifica-ción delaanatomía ycaracterísticas biomecánicas delos tejidos.

El modelo y enfoque propuestos permiten evaluar el efectorelativodelaosteotomíamedializantedecalcáneo sobrecadaunodelostejidosblandosquetradicionalmente serelacionancon el desarrollodelpieplano adquiridoen

cánicasadecuadasparacadacaso.Losresultadosmuestran quehay unareducción enlatensión percibida porla fas-cia plantar y el ligamento calcáneo-navicular en un pie conosteotomíamedializantedecalcáneo(figs.5y6).Este efecto seobserva fundamentalmente en las tensionesde tracción o estiramiento que se generan sobre el tejido. Adicionalmente,seobserva queeste procedimiento porsí soloreduceyestabilizalapronacióndelpie,locualpodría explicarlareduccióndetensiónpercibidaporestostejidos. Adicionalmente, el modelo mostró que son precisamente estostejidoslosquemásaportanenelmantenimientodel arcoplantar. Los resultados delas simulacionesmuestran quecuandoseretiralafasciaplantarseobtieneunaumento del40%enelángulodeMCBI,mientrasquecuandoseretira elligamentocalcáneo-navicularoSpring,hubounaumento de3gradossobreladivergenciaastrágalo-calcánea(ángulo deKite).Estosresultadossoncoincidentesconloobtenido porHuang7,quienrealizóunaevaluacióndelaportedecada tejido de forma experimental sobre pies cadavéricos. La similitudentreeste estudiosobrecadáver conlos resulta-dosobtenidospornuestrassimulacionesmuestranlavalidez delapredicciónmatemáticadelmodelo.Porotrolado,se observóunpapelsegundarioenelmantenimientodearco plantardelosligamentosplantarescortoylargo.Alsimular elmodelomanteniendosolamenteestostejidos,seobtuvo resultados cercanos a los valores generados al mantener solamentelaestructuraóseayloscartílagos.

Algunos autoreshan propuestomodelos computaciona-lesquebuscan evaluarla mecánicadelpie.Wu27 propuso unmodelo2Dqueevalúaelarcolongitudinaldelpie.Este modeloconsideraunaestructura anatómicadetallada,así comounmodelonolinealparaelcartílago.Estetrabajo rea-lizóelprimeracercamientoenlaevaluaciónporelementos finitosdelacontribucióndelosligamentosplantaresenel mantenimientodelarcoplantar.MástardeTaoetal.28 des-arrollaronunmodeloporelementosfinitosdetallado,conel cualseevaluóla participaciónde laFP,LS, LPC yLPLen elmantenimientodelarcoplantar.Encontrastecon nues-trapropuesta,este autornoconsiderael comportamiento hiperelásticodeloscartílagos, ladiferenciacióndelhueso corticalytrabecularnilageometríaadecuadaparael mode-lamientodelostejidosevaluados.LaevaluacióndeTaose realizasoloante laausencia deltejido ycomplementala valoraciónconunestudio sobrelasdiferenciasdepresión sobrelosmetatarsianos.Apesardelasmencionadas dife-renciasdemétodoentrelasdospropuestas,losresultados delostrabajoscoincidenalidentificarlafasciaplantarcomo eltejidoquemásaportaenelmantenimientodelarco plan-tar, mientras que los ligamentos plantares juegan un rol secundario.

Enestesentidoresultadestacablequelosresultadosde nuestrotrabajomuestranqueanteunalesiónoroturadel LS,hayunaumentoen9,1%enlacaídadelarcoplantar.Este hallazgoloposicionacomoelsegundotejidomásrelevante enelmantenimientodelarcoplantar.Sinembargo,donde parecequetieneunefectomásnotableessobrela prona-cióntarsianadelpie.EnlasimulaciónenausenciadelLS, elmodelopresentóunavariaciónde88,9%enelángulode Kite,loquesetraduceenunincrementonotabledela pro-nacióndelpie.Estosresultados,porlotanto,muestranque

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Cómo citar este artículo: Larrainzar-Garijo R, et al. Efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobre elaportefundamental deestetejido recaesobreel

man-tenimientode ladivergencia astrágalo-calcánea, másque sobreelaplanamientodelpie.

Recientemente,algunosautoreshanconsiderado mode-loscomputacionalescomplejosorientadosalaplanificación quirúrgica para cirugías de pie36,37. Sin embargo, estas propuestasmantienen consideraciones morfológicasy bio-mecánicasdevariostejidospococercanasalarealidad,lo cual afecta notablemente la validez clínica de estas pro-puestas. Los ensayos experimentales muestran que tanto tendones como ligamentos tienenun comportamiento no lineal (hiperelástico)13,30. Nuestro modelo mantiene la caracterizacióndelosligamentosplantaresyLScomo ele-mentos elástico-lineales. Sin embargo, al tratarse de un cálculo estático con peque˜nos desplazamientos y defor-maciones,elerrorcometido esinsignificante.Laprincipal limitacióndenuestromodelo parael usoclínicoesquesu validaciónseharealizadocomparandonuestrosresultados con el conocimiento clínico y con resultados equivalen-tesenmodelosexperimentalescadavéricos.Estalimitación es inherente a cualquier modelo experimental numérico, peroenningúnmomentoinvalidalosresultadosobtenidos. Este tipo de representaciones computacionales de fenó-menos biológicos permite mejorar la experimentación y la comprensión en casos en los cuales losmodelos expe-rimentales clásicos resultan inviables o económicamente insostenibles.

También debemos recalcar el hecho de que el modelo partedeunpiehumanosinafectaciónmecánicaporloque podemosconsiderarquelosresultadosdetensiónsoportada porlas partes blandasy lamagnitud del efecto modifica-dorquelaosteotomíamedializanteconllevasolosepuede correlacionarenestamismacircunstancia.Esindudableque ante un pie plano del adulto las tensiones de tracción o estiramientoquesegeneransobrelostejidospudieranser diferentes y por ello para extrapolar clínicamente al pie plano del adulto los hallazgos mostrados sería necesario proporcionaralmodelonuméricolosvaloresdemódulode YoungyrelacióndePoissonenestascondiciones patológi-cas.Desgraciadamentenoexistetrabajopublicadodelque sepuedanobtenerestosvaloresyconstituyeunasugestiva líneadeinvestigaciónfutura;noobstantecreemosqueesta observación no modifica cualitativamente el efecto de la osteotomíamedializantedecalcáneosobrelas estructuras desoportedelabóvedaplantar.

El modelo computacional presentado en este artículo aporta nuevosconocimientos enla representación biome-cánicadelpiehumano orientadaalaevaluación yanálisis del desarrollo del pie plano en adultos, así como en la representaciónde procedimientosquirúrgicos cuyoefecto noha sidodeltodo evaluado. Este modelo permitió valo-rar el efecto de la osteotomía medializante de calcáneo sobrelaestructuradelpieysobrecadatejidoblando encar-gadodesoportarelarcoplantaryquetradicionalmentese relacionan con el desarrollo del pieplano enadultos. La inclusióndelageometría deligamentosytejidos general-menteobviadosporotrosautoresyelusodecaracterísticas biomecánicasbasadasenensayosexperimentales,muestran esta propuesta entre las más cercanas a la realidad. Los resultadosdeesteartículopermitenconcluirque,comose intuyeenlaclínica, la osteotomíamedializante de calcá-neoreduce la tensióndelostejidos quesoportan el arco

plantaryreduceporsísolalapronacióndelpie. Adicional-mente, seconfirmael papelprincipalquejuegantanto la fasciaplantarenelmantenimientodelarcoplantarcomoel ligamentocalcáneo-navicularenelcontroldelapronación delretropié.

Nivel

de

evidencia

NiveldeevidenciaIII.

Conflicto

de

intereses

Losautoresdeclarannotenerningúnconflictodeintereses.

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