Evaluación biomecánica y análisis de clavo intramedular telescópico de fémur reutilizado en niño con acondroplasia

• Autores: C.M. Posada, R. D’Amato, M. Galán Olleros, C. Miranda Gorozarri, Ángel Palazón Quevedo, Javier Alonso Hernández
• Localización: Revista española de cirugía ortopédica y traumatología, ISSN 1888-4415, Vol. 69, Nº. 5, 2025, págs. 523-531
• Idioma: español
• DOI: 10.1016/j.recot.2025.03.005
• Títulos paralelos:
  • Biomechanical evaluation and analysis of a reused telescopic intramedullary femoral nail in a child with achondroplasia
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    Resumen Introducción Los clavos intramedulares telescópicos (CIMT) han supuesto un avance significativo en el alargamiento de extremidades. Sin embargo, su capacidad de alargamiento está limitada a 5 cm en los huesos de pacientes con acondroplasia. Por ello, se realizan técnicas que incluyen la reutilización del CIMT. Esta reutilización plantea desafíos mecánicos y de seguridad debido a la fatiga del material y las cargas repetitivas que pueden comprometer su integridad estructural. Este estudio evalúa el comportamiento biomecánico y los posibles daños de un CIMT reutilizado.

    Métodos Se realizó un análisis experimental de un CIMT de fémur retirado tras 2 alargamientos de 5 cm en un paciente con acondroplasia. Se midió y evaluó el clavo tras deconstrucción no destructiva, análisis de materiales, modelado 3 D por ingeniería inversa y análisis de elementos finitos para determinar su comportamiento bajo diferentes condiciones de carga.

    Resultados Se identificaron daños mecánicos y químicos que comprometieron la integridad del clavo. La aleación Ti6Al4V envejecida fue validada por su resistencia a cargas complejas. El modelado 3 D mostró que el mecanismo de engranajes convertía eficazmente el movimiento rotatorio en traslacional. El análisis de elementos finitos reveló que el coeficiente de seguridad alcanzó su límite crítico a ángulos de 2,44 y 2,25°, lo que evidencia que el clavo estaba cerca de su límite de resistencia. El vástago y la guía fueron componentes críticos.

    Conclusiones La reutilización de los CIMT debe realizarse con precaución debido a la posible fatiga del material. Este estudio proporciona una base para el rediseño de estos implantes, mejorando su capacidad para soportar ciclos prolongados de carga.

  • English

    Abstract Introduction Telescopic intramedullary nails (TIMN) have represented a significant advancement in limb lengthening procedures. However, their elongation capacity is limited to 5 cm in the bones of patients with achondroplasia. Consequently, techniques involving TIMN reutilization have been developed. This reuse presents mechanical and safety challenges due to material fatigue and repetitive loading, which may compromise the structural integrity of the implant. This study evaluates the biomechanical performance and potential damage of a reused TIMN.

    Methods An experimental analysis was conducted on a TIMN removed after 2 5 cm lengthening procedures in a patient with achondroplasia. The nail was measured and assessed following non-destructive deconstruction, material analysis, 3 D modeling through reverse engineering, and finite element analysis to assess its behavior under different loading conditions.

    Results Mechanical and chemical damage was identified, compromising the nail's integrity. The aged Ti6Al4V alloy was validated for its resistance to complex loads. The 3 D modeling showed that the gear mechanism effectively converted rotational movement into translational motion. The finite element analysis revealed that the safety factor reached its critical limit at angles of 2.44 and 2.25°, showing that the nail was nearing its resistance limit. The stem and guide were identified as critical components.

    Conclusions TIMN reutilization must be performed with caution due to potential material fatigue. This study provides a foundation for redesigning these implants to improve their capacity to withstand prolonged loading cycles.