Objectiu:Investigar el comportament biomecànic de diversos al·loempelts (fèmur, tíbia i peroné) col·locats anteriorment en substitució del cos vertebral. Investigar la influència de la preparació del platet vertebral en un model de corporectomia per avaluar la millor configuració biomecànica.Material i mètode:S'utilitza un model no linear d'elements finits en tres dimensions del raquis lumbar (Noailly 2003) al qual s'adapten quatre cargols transpediculars (Sherpa®, Surgival® S.A.) en L3 i L5, dues barres i un connector. Aquest model va ser modificat amb l'extracció de d'ambdós disc intervertebrals i el cos de L4. Es van realitzar tomografies computeritzades d'un fragment diafisari de fèmur, un fragment diafisari de tíbia i un fragment diafisari de peroné del mateix pacient. Aquests fragments van ser reconstruïts i model·litzats, per a després ser inserits a dins del model. Es van investigar quatre configuracions dels empelts: amb un fragment de fèmur, amb un fragment de tíbia, amb tres fragments de peroné i amb sis fragments de peroné. Es van avaluar quatre configuracions del platet vertebral: amb l'empelt recolzat sobre tot el platet vertebral, amb l'empelt recolzat sobre la meitat de cartílag, amb l'empelt recolzat sobre l'os subcondral i amb l'empelt recolzat sobre l'os esponjós. Es van aplicar forces de compressió(1000N), flexió, extensió i torsió (15 Nmm), sobre el platet superior de L3, es va considerar el platet inferior de L5 fix, i es van calcular les tensions i deformacions produïdes.Resultats:Les tensions de Von Misses a dins del fixador es mantenen per sota del límit de fatiga del material i del Yield estrès quan es complementa el muntatge amb l'al·loempelt anterior, i per tant no es produeix la fallida del fixador. L'ús del fixador fa que el raquis lumbar sigui deu vegades més rígid, el que afectarà a la remodelació a llarg termini. La geometria i la configuració de l'al·loempelt te una important influència en les tensions i deformacions a dins de les vèrtebres adjacents, amb la reducció de les mateixes. La resecció del cartílag i la sustentació de l'empelt sobre el platet cortical es la configuració que canvia més les tensions del platet restant, creant àrees de tensions màximes en les zones de contacte. Per altre banda, la resecció complerta de l'os subcondral és la configuració que canvia menys la distribució de tensions en el platet vertebral. La utilització de sis peronés ha demostrat ser el muntatge més estable, però també el que modifica en major mesura les tensions en les vèrtebres adjacents. Donada la seva geometria el·lipsoidal, la tíbia dona unes deformacions més asimètriques que el fèmur. Els resultats amb al·loempelt de fèmur modifiquen en menor mesura les tensions en les vèrtebres adjacents, configurant un muntatge més fisiològic.Conclusions:La preservació del platet vertebral cortical no ofereix cap avantatge biomecànic significatiu en la reconstrucció de la columna anterior del raquis lumbar quan s'utilitza una instrumentació transpedicular rígida. Els fragments de diàfisi femoral col·locats en substitució del cos vertebral modifiquen en menor mesura la distribució de tensions i deformacions en les vèrtebres adjacents, en comparació amb tíbia i peroné, comportant-se des del punt de vista biomecànic de manera més fisiològica. / Aims.Investigate the influence of various types of allograft (from the tibia, femur, and fibula) through finite element analysis. Investigate the influence of end-plate preparation in a model of corporectomy to evaluate the best biomechanical configuration.Methods.A non-linear 3D finite element model of a lumbar spine L3-L5 was used as a physiologic model (Noailly, 2003). The model was modified with the insertion of a transpedicular instrumentation (Surgival SA, Spain) and the removal of the L4 body and two adjacent discs. CT scans of a femur, tibia and fibula from the same patient were performed. Fragments of each bone were reconstructed and inserted within the model. Four configurations of allografts were investigated: one femur fragment, one tibial fragment, three fragments of fibula, six fragments of fibula. Four configurations of endplate were investigated: with allograft supported on the entire end-plate, with allograft supported on the half of cartilage endplate wide, with allograft supported on the subcondral cortical shell and, finally, with allograft supported on the trabecular bone. Conventional types of loadings were applied on superior endplate of L3: compression (1000N), flexion, extension, and rotation (15Nm). Fixed displacements were imposed on the distal part of L5 endplate, and strain and stresses were calculated in large displacement (MARC, MSC Software).Results.Von Mises stresses within the internal fixator are well below the Yield stress and the fatigue limit and therefore no fracture of the fixator is foreseen. The use of a fixator to create fusion of the two vertebras makes the lumbar spine much stiffer. The geometry and configuration of the allografts have a large influence on the strain and stresses within the adjacent vertebrae with a reduction of strains and stresses. The resection of the cartilage and support the allograft in the cortical shell changes most the maximal principal strains in the remaining end-plate, and creates a peak stress in the contact area. On the other hand, the complete resection of cartilage and subcondral cortical end-plate is the configuration that changes least the maximal principal strains within the adjacent vertebrae. The use of fragments of fibula gives the most stable configuration, but this is also the configuration that changes most the maximal principal strains within the vertebrae. Results obtained with the femur or the tibia are very similar between each other. However, due to its ellipsoidal geometry, the allograft in tibia gives more asymmetric deformations than the femur.Conclusions.Preservation of the cortical end-plate may not offer a significant biomechanical advantage in reconstructing the anterior column of lumbar spine when rigid transpedicular instrumentation was used. Allografts harvested from the femur seems to be more reliable and change least the strain and stress distributions within the lumbar spine compared to allografts from the tibia or fibula.

Título: VALORACIÓN DE TÉCNICAS DE LUZ ESTRUCTURADA EN LA DETERMINACIÓN DE LAS DEFORMIDADES DEL RAQUIS.Introducción: En los últimos años se ha observado un desarrollo de los métodos indirectos, entre los que se encuentra la luz estructurada, aplicados al estudio de las deformidades del raquis, y fundamentalmente, de la escoliosis idiopática. Esto se debe al interés por disminuir el número de exploraciones radiográficas, cuantificar la deformidad externa y caracterizar correctamente una patología que tiene lugar en los tres planos del espacio y que clásicamente viene siendo representada por el ángulo de Cobb. Objetivo: 1) Es la puesta a punto, para su utilización en la práctica clínica, de un nuevo método no invasivo aplicado al estudio de la enfermedad escoliótica. 2) Para ello, se han determinado, a partir de la imagen topográfica, parámetros cuantificadores de la deformidad.Hipótesis: 1) Con las variables topográficas es posible elaborar criterios de normalidad, sospecha y certeza de deformidad escoliótica 2) La magnitud de las variables topográficas se encuentra correlacionada con la magnitud de las variables radiográficas 3)La determinación de estos parámetros es lo suficientemente reproductible para su utilización en la práctica clínica Material y métodos: 48 sujetos sin escoliosis (35 sujetos normales "tipo", Cobb = 0º y exploración física normal, y 13 asimetrías, Cobb <10º y/o giba <5º o <1cm) y 28 pacientes con escoliosis idiopática fueron estudiados mediante luz estructurada. Se elaboró un programa informático de cuantificación semiautomática de dos variables topográficas, la variable DHOPI, elaborada por nosotros y que cuantifica la deformidad en el plano coronal y frontal, y la variable POTSI, extraída de la bibliografía y que cuantifica la deformidad en el plano frontal.Resultados: A partir del grupo control "tipo" se determinó el límite superior de normalidad (media ± 2 desviaciones típicas) siendo de 2,33 para el DHOPI y de 29,25 para el POTSI. El análisis de la varianza aplicado al estudio de las medias de los controles, asimetrías y escoliosis mostró diferencias estadísticamente significativas en los tres grupos para el DHOPI y entre escoliosis y sujetos normales (controles y asimetrías) para le POTSI. Para este valor de corte el DHOPI presentó una sensibilidad del 89% una especificidad del 81% y un valor predictivo del 74%. La variable POTSI presentó una sensibilidad del 43%, una especificidad del 98% y un valor predictivo del 92%. La combinación de estas dos variables demostró una sensibilidad del 75%, una especificidad del 96% y un valor predictivo del 91%. Se estudió la relación entre las variables radiográficas y topográficas demostrando la variable DHOPI correlación positiva con le ángulo de Cobb y la rotación vertebral, mientras que la variable POTSI únicamente mostró correlación con el ángulo de Cobb. Valores de la variable DHOPI por debajo del valor de corte se corresponden con valores del ángulo de Cobb principal menores de 20º y rotaciones vertebrales por debajo de 5º. La variabilidad interobservador, intraobservador e interensayo se estudió mediante la determinación del coeficiente de variación para cada una de las variables, resultando ser menor para la variable DHOPI.Conclusiones: 1) Con esta nueva técnica, no invasiva, basada en la luz estructurada, es posible elaborar parámetros cuantificadores de la deformidad externa de utilidad clínica (DHOPI y POTI) 2) la variable POTSI presenta una correlación lineal positiva con el ángulo de Cobb y la variable DHOPI con el citado ángulo y con la rotación vertebral 3)Los coeficientes de variación para el DHOPI y el POTSI se encuentran en el intervalo de fiabilidad de las técnicas habitualmente utilizadas en la práctica clínica. / Title: VALORATION OF STRUCTURED LIGHT TECHNIQUES IN DETERMINATION OF RACHIS DEFORMITIES Introduction: There has been a great development of indirect methods to study rachis deformities and overall idiopathic scoliosis over in the last years. These methods have made possible to characterise the deformity in the three space planes and to reduce of the number of radiographic explorations.Objective: Implementation for clinical purposes of a new, non-invasive method applied to the study of scoliotic disease and the determination of parameters for its quantification.Material and methods: 48 individuals without scoliosis (35 controls with Cobb-angle=0º and normal physic exploration and 13 asymmetries, Cobb-angle<10º and/or hump<1cm) and 28 patients with idiopathic scoliosis were studied using the proposed method.Two variables, DHOPI (proposed in this study and which quantifies the deformity in corona and frontal plane) and POTSI (used in bibliography and which quantifies the deformity in frontal plane) were analysed and software for its semi-automatic quantification was developed. Results: The upper normality limit of DHOPI and POTSI was determined in the control group (mean ± 2 SD), this being 2,33% and 29,25% respectively. The ANOVA test showed statistical differences between the DHOPI mean values for controls, asymmetries and scoliosis, and for the POTSI variable differences between normal people (controls and asymmetries) and scoliotic patients. For these upper normality limits, DHOPI sensibility was 89%, its specificity was 81% and its predictive value 74%, whereas POTSI sensibility was 43%, its specificity was 98% and its predictive value was 92%. An suitable combination of these two variables gave the method a sensibility of 75%, a specificity of 96% and a predictive value of 91%. The relationship between topographic and radiographic variables showed a positive correlation between DHOPI vs Cobb-angle, DHOPI vs vertebral rotation and POTSI vs Cobb-angle. Normal values of DHOPI corresponded to the Cobb-angle less than 20º and vertebral rotations less than 5º. The intra-, interobservator and interassay coefficients of variation were also determined.