biomecanica

Biomecánica, VII, 13 (58-64), 1999
ORIGINALES

Fracturas de implantes de tibia. Consecuencias para
los ensayos de los implantes
S. FREI, H. PLOEG, C. REINSCHMIDT, P. HEUBERGER
Biomechanics Department
Sulzer Orthopedics Ltd.
Winterthur, Suiza

Resumen
El objetivo de este trabajo es estudiar los modelos de fracturas de prótesis de tibia descritos en la literatura
y, sobre la base dedichos conocimientos, desarrollar un ensayo para implantes en la cual se logren simular
condiciones fisiológicas. El caso descrito con mayor frecuencia en la literatura es la migración de la parte
medial de la prótesis, fenómeno que, a menudo, antecede a la fractura de la prótesis. La posición defectuosa
resultante de dicha migración modifica el eje mecánico y provoca una sobrecarga en la partemedial de la
prótesis. Se ha desarrollado un ensayo de implantes que simula el modelo de fallo in-vivo. Dos bases de
material sintético de diferente dureza simulan la diferente densidad ósea medial y lateral, para permitir una
migración del lado medial del platillo. En el ensayo dinámico el platillo tibial es sometido a una carga de un
solo lado y el vástago de la prótesis se apuntala con uncontrasoporte. Para simular el entorno fisiológico, todo
el dispositivo se encuentra sumergido en una solución de Ringer a 37°. El implante de tibia es expuesto durante
10 millones de ciclos a una carga que corresponde al quíntuple del peso del cuerpo (4.000 N). El punto de
aplicación de la fuerza fue tomado de datos de análisis del caminar (marcha en superficie plana, ascendente
y descendente,subir escaleras). Con esta carga fisiológica se efectuaron los primeros ensayos. En éstas quedó
demostrado que productos clínicamente exitosos podían superar el ensayo. Por el contrario, los productos con
modelos de fracturas conocidos no la superaron. Los primeros resultados con estos productos demostraron
también que el ensayo generaba muestras de fractura semejantes a las que se producen invivo. Debido a la
configuración fisiológica del dispositivo se somete el sistema completo es decir el platillo, el vástago de la
prótesis y la unión - generalmente modular - entre ambos a ensayo. El "ensayo fisiológico de tibia " descrito
ayuda a evaluar los diseños de tibia antes de que se autorice su venta. Nuevos implantes y modificaciones de
diseño en implantes ya existentes son puestos ala venta después de cumplir con las exigencias del ensayo.
Palabras clave: Resistencia a fatiga. Ensayos de implantes. Prótesis. Reemplazo total de rodilla.
Summary
The aim of this investigation was to study the failure modes of tibial implant fractures and to develop a new
implant test, which simulates the physiological conditions leading to implant fractures. Typically, these fractures
areproceeded by a subsidence of the tibial plateau on the medial side. This subsidence causes a varus
misalignment changing the mechanical axis and resulting in an overloading of the medial side. A fatigue test
has been developed which simulates the above described in-vivo failure mode. For this test, the tilting or
subsidence of the tibial tray is achieved by using material with differentstiffness’ for the medial and lateral
support. The tibial plateau is loaded exclusively on the medial side and, if applicable, the stem is loaded by a
reaction force acting at distal-lateral part of the stem. To simulate the physiological environment, the implant
is immersed in a Ringer solution of 37°C. The tibial implant is fatigue-tested by applying a cyclic load of five
times body weight (4000N).In order to pass this test, an implant has to withstand 10 million cycles. The load
magnitude was determined from gait analyses studies (walking, stair ascending/descending). Preliminary
evaluation tests showed that clinically successful implants are able to withstand these load levels for 10 million
cycles whereas implants with a known history of fatigue fractures failed at these load...