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Mar 24, 2023

La fijación del botón suspensorio cortical tiene propiedades biomecánicas superiores a la sutura de anclaje sin nudos en la reparación del ligamento cruzado anterior: un estudio biomecánico

Informes científicos volumen 13,

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 7572 (2023) Citar este artículo

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El propósito de nuestro estudio biomecánico fue evaluar la carga hasta el fallo, la rigidez, la formación de espacios después de la carga cíclica y el mecanismo de fallo para la reparación del ligamento cruzado anterior (LCA) comparando el botón suspensorio cortical y la sutura de anclaje sin nudos. Se diseccionaron ocho rodillas cadavéricas emparejadas embalsamadas de Thiel de cuatro cadáveres. Los especímenes fueron asignados para someterse a una reparación del LCA con un botón suspensorio cortical o con una sutura de anclaje sin nudos. La máquina Instron replica la carga cíclica y luego determina la formación del espacio. Se aplicó tracción hasta el fallo. Se registraron la carga hasta la falla, la rigidez y los modos de falla en ambos grupos. La carga hasta el fallo, la rigidez y la formación de huecos se compararon entre los dos grupos utilizando la prueba t de Student. La carga hasta el fallo media en el grupo de botón suspensorio cortical fue significativamente mayor que en el grupo de sutura de anclaje sin nudos (212,96 ± 54,57 frente a 44,57 ± 20,80, valor de p < 0,01). No se encontraron diferencias estadísticamente significativas con respecto a la formación de espacios después de la carga cíclica y la rigidez entre el grupo del botón suspensorio cortical y el grupo de sutura de anclaje sin nudos. Este estudio biomecánico mostró una mayor carga hasta el fallo para la reparación del LCA con botón suspensorio cortical en comparación con la reparación del LCA con sutura de anclaje sin nudos, mientras que no se encontraron diferencias estadísticamente significativas con respecto a la formación de espacios después de la carga cíclica y la rigidez. La carga hasta el fallo tanto en el botón suspensorio cortical como en la sutura de anclaje sin nudos está por debajo de la carga de actividad diaria normal. Por lo tanto, se recomienda un aparato ortopédico interno o un soporte externo durante la rehabilitación.

Los desgarros del ligamento cruzado anterior (LCA) son las lesiones de rodilla más comunes asociadas con los deportes. Anualmente, se producen entre 100 000 y 200 000 lesiones del LCA en los Estados Unidos, siendo el fútbol, ​​el esquí y la gimnasia las fuentes más frecuentes de lesiones1. Históricamente, las lesiones del LCA se trataban con reparación primaria del LCA. Investigaciones más recientes han demostrado que la reconstrucción del LCA es más exitosa que la reparación primaria del LCA. La reconstrucción del LCA es ahora el estándar de oro para el tratamiento de lesiones del LCA2,3,4,5.

En 1895, Mayo Robson4 informó el primer caso registrado de reparación del ligamento cruzado anterior (LCA) en un hombre de 41 años que se sometió a una reparación primaria abierta de desgarros bilaterales del LCA en el sitio de inserción femoral. En 1976, Feagin y Curl3 realizaron un estudio sobre atletas que se sometieron a una reparación primaria abierta del LCA y descubrieron que la mayoría de los pacientes podían volver a practicar deportes. Sin embargo, después de un seguimiento de cinco años, la tasa de fracaso fue alta: el 94 % de los pacientes experimentó inestabilidad, el 53 % experimentó una nueva lesión y el 34 % requirió un segundo tratamiento quirúrgico. Sherman et al.6 introdujeron un sistema de clasificación de cuatro niveles en 1991. El tipo 1 implica un desgarro completo del ligamento cruzado anterior (LCA) de la inserción femoral, sin conexión remanente con el fémur. El tipo 2 incluye lesiones en las que menos del 20 % de los ligamentos permanecen adheridos a la inserción femoral. Los desgarros de tipo 3 se producen cuando menos del 33 % de los ligamentos están conectados a la inserción femoral. El tipo 4 se refiere a una lágrima de sustancia media. Con un seguimiento informado de 61 meses después de la reparación abierta primaria del LCA, los pacientes mayores de 22 años con una lesión de esquí, un desgarro tipo 1, buena calidad del tejido y un pivote de bajo grado tuvieron un resultado favorable.

En comparación con la reparación primaria del LCA, existen varias desventajas de la reconstrucción del LCA, incluida la pérdida de la cinemática nativa de la rodilla, la pérdida de la sensación propioceptiva, la incapacidad para prevenir la osteoartritis y una dificultad cada vez mayor en las cirugías posteriores7. La cirugía artroscópica ha ganado popularidad durante la última década con los avances en el equipo quirúrgico. La reparación primaria artroscópica del LCA ha recibido una mayor atención y se ha informado que tiene resultados quirúrgicos favorables a corto y mediano plazo, particularmente en pacientes con desgarro del LCA tipo 1 de Sherman8,9.

Cada cirujano ortopédico emplea un enfoque y un equipo de sutura únicos cuando realiza una reparación artroscópica primaria del LCA7,10,11,12,13,14,15,16. El botón suspensorio cortical y la sutura de anclaje sin nudos son los implantes más utilizados. El botón suspensorio cortical ha sido empleado por ciertos cirujanos para restablecer la conexión entre un ligamento roto y la huella femoral12,15,16. Heusdens et al. han informado recientemente sobre los resultados de una investigación de seguimiento de dos años de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (LCA) utilizando el botón suspensorio cortical, y han identificado una mejora sustancial en los resultados clínicos17. Mientras tanto, algunos cirujanos también utilizan el ancla de sutura sin nudos11,13,14 y han encontrado resultados prometedores en sus procedimientos18,19.

Sin embargo, no existen comparaciones biomecánicas entre una reparación del LCA con un botón suspensorio cortical y una sutura de anclaje sin nudos para evaluar si son lo suficientemente fuertes y robustos para resistir las fuerzas aplicadas en la rodilla durante la rehabilitación posoperatoria. Hasta la fecha, no se ha realizado ningún estudio biomecánico en rodillas cadavéricas humanas. Solo hay un estudio que utiliza rodillas porcinas frescas congeladas20. El objetivo de este estudio fue determinar la carga hasta el fallo (N), la rigidez (N/mm), la formación de huecos (mm) y el mecanismo de fallo para la reparación del LCA con técnicas de reparación con sutura de anclaje sin nudos y botón suspensorio cortical.

Los cálculos del tamaño de la muestra se basan en los resultados de la investigación realizada en ligamentos porcinos20. Se utilizó Epitools (Ausvet, Australia) para calcular un tamaño de muestra total de 6 y un tamaño de muestra de 3 por grupo con un nivel de confianza de 0,95 y una potencia de 0,8. Para evitar datos faltantes o incompletos, se agregó un aumento del 33 % en el tamaño de la muestra al tamaño total de la muestra de 8 o al tamaño de la muestra de 4 por grupo.

El estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chulalongkorn (IRB No. 632/64). Se obtuvo el consentimiento informado de todos los sujetos y/o sus tutores legales para el uso de muestras cadavéricas utilizadas en el estudio. Se tomaron ocho rodillas cadavéricas emparejadas de cuatro cadáveres embalsamados de Thiel21,22,23. Se excluyeron los ejemplares con alteración anatómica de la rodilla por cualquier patología. Los datos demográficos de cadáveres, como la edad, el peso, la altura y el sexo, se han obtenido del registro del centro de formación quirúrgica de cadáveres blandos de Chula. El presente estudio se realizó de acuerdo con los principios de la Declaración de Helsinki de 1975, revisada en 2013.

Se prepararon ocho rodillas cadavéricas emparejadas embalsamadas de Thiel21,22,23. El fémur y la tibia se cortaron a quince centímetros de la línea articular. Se despegaron los ligamentos cruzados posterior y colateral, dejando sólo el ligamento cruzado anterior conectado entre el fémur y la tibia. Se creó un desgarro de LCA tipo 1 en cada rodilla cadavérica. Se despega un LCA del accesorio femoral (Fig. 1A) y se repara usando un botón suspensorio cortical (CSB) o una sutura de anclaje sin nudos (KAS).

(A) Se despegó un LCA del accesorio femoral para simular un desgarro tipo 1 de Sherman. (B) el LCA se reparó con la técnica del botón suspensorio cortical, (C) el LCA se reparó con la técnica de sutura de anclaje sin nudos. (Ligamento cruzado anterior del LCA).

El LCA se suturó con sutura HiFi n.º 2 (CONMED, Utica, NY) con un punto de lazo único. Después de suturar el LCA, se utilizó un escariador guía de 4,5 mm para crear la huella femoral del LCA. Todas las suturas se enhebraron a través de los orificios de la huella femoral. El botón suspensorio cortical (botón XO, CONMED, Utica, NY) se colocó en la corteza femoral lateral con un nudo quirúrgico y cinco medios enganches con la tensión remanente del LCA en la posición de semiextensión (Fig. 1B).

Para reparar el LCA con la técnica de sutura de anclaje sin nudos, se realizó una sutura del LCA con la técnica del botón suspensorio cortical y luego se perforaron y perforaron orificios de 4,5 mm × 20 mm en la huella femoral del LCA. Enhebrado de todas las extremidades suturadas a través del ojal de la sutura de anclaje sin nudos (PopLok de 4,5 mm, CONMED, Utica, NY) e inserción de la sutura de anclaje sin nudos en la huella femoral del LCA preparada con la tensión remanente del LCA en la posición de semiextensión fue realizado. A continuación, se cortaron los extremos de las suturas (fig. 1C).

Las pruebas biomecánicas se realizaron en especímenes utilizando una máquina de prueba mecánica (E10000, Instron, Canton, MA) con la tibia unida a la parte estacionaria de la base y el fémur conectado a un sistema de prueba servohidráulico en una posición de rodilla vertical de 180 grados (semi- extensión) (Fig. 2). Mientras ejercía fuerza sobre el fémur, el hueso Tibia permanecía en reposo. El sistema de prueba Servohydrolic (E10000, Instron, Canton, MA) replica la carga cíclica en un modo controlado por posición. La prueba comenzó con 500 ciclos a 0,75 Hz y una elongación máxima de 1 mm. La determinación de la formación de espacios (deformidad plástica) después de 500 ciclos se completó aumentando el alargamiento máximo de 1 a 3 mm. A continuación, se aumentó el alargamiento máximo a 5 mm (1500 ciclos de carga cíclica) y se controló la formación de huecos cada 500 ciclos a lo largo de la carga cíclica. Se aplicó tracción a una velocidad de 50 mm/min hasta el fallo. Se midieron la carga hasta la falla y la rigidez entre los modos de falla de tracción hacia la falla y primaria en ambos grupos.

Configuración experimental con máquina de prueba (E10000, Instron, Canton, MA).

Evaluación biomecánica de las técnicas de reparación del LCA utilizando un botón suspensorio cortical y una sutura de anclaje sin nudos. Los resultados clave medidos fueron la carga hasta el fallo (N), la rigidez (N/mm), la formación de huecos (mm).

El análisis estadístico se realizó con SPSS 22.0 (IBM, EE. UU.) para Windows. La prueba t de Student se utilizó para comparar los valores de carga hasta la falla (N), rigidez (N/mm) y formación de espacio (mm) entre los dos grupos. También se calculó el intervalo de confianza del 95% para ambos grupos. El nivel de significación se fijó en un valor de p ≤ 0,05.

Ocho de los especímenes, una rodilla de cada cadáver en cada grupo, provenían de cuatro cadáveres. Los cadáveres tenían una edad promedio de 68,00 ± 17,40 años, un peso corporal promedio de 65,00 ± 10,80 kg y una altura promedio de 171,25 ± 12,50 cm. Los ejemplares fueron 3 machos y 1 hembra. El detalle de los datos demográficos se muestra en la Tabla 1.

Con una elongación máxima de 1, 3 y 5 mm, la formación media de espacios en el grupo CSB fue de 0,96 ± 0,18 mm, 2,14 ± 0,71 mm y 3,92 ± 0,41 mm, respectivamente. En comparación, la formación media del espacio del grupo KAS a 1, 3 y 5 mm fue de 1,03 ± 1,09 mm, 2,51 ± 0,75 mm y 4,41 ± 0,71 mm, respectivamente. No hay diferencia significativa entre los grupos CSB y KAS en los datos cíclicos al final de cada ciclo hasta 5 mm (Tabla 2). Durante el ciclo de carga, ninguno de los especímenes falló. Como resultado, todos los especímenes fueron sometidos a una prueba final de tracción hasta la falla.

El grupo CSB tuvo una carga hasta el fallo y una rigidez medias de 212,96 ± 54,57 N y 34,83 ​​± 9,40 N/mm, respectivamente. La carga media hasta el fallo y la rigidez del grupo KAS fue de 44,57 ± 20,80 N y 28,76 ± 14,48 N/mm. Hubo una diferencia significativa en la carga hasta el fallo entre los grupos CSB y KAS (valor de p < 0,01) (Tabla 3).

Todo el grupo CSB falló debido al deslizamiento del nudo en el botón. Tres especímenes del grupo KAS fallaron debido al deslizamiento de la sutura del ancla. Otro fracasó debido a un desgarro del LCA de sustancia media (Tabla 4).

Un metanálisis publicado encontró complicaciones mínimas y puntajes funcionales altos después de la reparación del LCA, pero está limitado por un seguimiento corto y un riesgo significativo de sesgo de selección y publicación24. Algunos estudios también han encontrado que los adolescentes tienen un mayor riesgo de ruptura debido a una alta actividad y un regreso temprano a los deportes25,26. Realizamos el estudio para determinar la carga hasta el fallo, la rigidez, la formación de huecos y el mecanismo de fallo para la reparación del LCA con botón suspensorio cortical y sutura de anclaje sin nudos.

Con valores de 212,96 ± 54,57 N, el grupo CSB tuvo la mayor carga hasta la falla. La rigidez del grupo CSB fue de 34,83 ​​± 9,40 N/mm. La carga hasta el fallo y la rigidez medias del grupo KAS fueron 44,57 ± 20,80 N y 28,76 ± 14,48 N/mm, respectivamente. Entre los grupos CSB y KAS, hubo una diferencia significativa en la carga media hasta el fallo (valor de p < 0,01). Bachmaier et al. publicaron un estudio biomecánico sobre rodillas porcinas congeladas frescas que mostraba que la fijación con botón cortical de cincha simple ajustable tenía la fuerza final más alta en comparación con la sutura de anclaje sin nudos, el botón cortical con lazo fijo con cincha doble y la fijación con botón cortical con lazo fijo con cincha simple20. De acuerdo con nuestros hallazgos en rodillas cadavéricas humanas, la mayoría de las fallas de construcción fueron causadas por el deslizamiento del nudo en el botón y el deslizamiento de la sutura del ancla. Es posible coser el LCA con 1 o 2 bucles porque la falla no está relacionada con el sitio de reparación. La presente biomecánica no encontró diferencias significativas en la formación de espacios después de la carga cíclica entre los grupos CSB y KAS. Aunque los cadáveres utilizados en nuestro estudio eran de edad avanzada y existían preocupaciones sobre la calidad del hueso, nuestros resultados experimentales revelaron que ninguno de los especímenes fracasó debido a la rotura del hueso o la extracción del ancla. Esto implica que la calidad del hueso seguía siendo adecuada.

Morrison analizó las cargas del LCA durante las actividades de la vida diaria y descubrió que caminar a un nivel normal creaba 169 N de fuerza, mientras que bajar escaleras generaba 445 N de fuerza debido a la activación del mecanismo extensor de la rodilla. Subir escaleras, por otro lado, produjo fuerzas de menos de 100 N27,28,29. Según los resultados del presente estudio, los valores de carga hasta el fallo para el botón suspensorio cortical y la fijación femoral con sutura de anclaje sin nudos fueron de 212,96 ± 54,57 N y 44,57 ± 20,80 N, respectivamente. Según un estudio biomecánico de la reparación del LCA con y sin refuerzo interno realizado por Massey et al., la reparación del LCA con refuerzo interno tuvo una carga hasta el fallo de 693 ± 248 N y una carga hasta el fallo de 279 ± 91 N sin aumento30. Kuptniratsaikul et al.12 informaron una técnica quirúrgica para aumentar el LCA con suturas múltiples de alta resistencia que es comparable a la ortesis interna con cinta de sutura. Por lo tanto, si el LCA se repara con fijación femoral utilizando un botón suspensorio cortical o sutura de anclaje sin nudo, se recomienda reforzar con suturas sintéticas o proteger con un aparato ortopédico interno.

Heusdens et al.17 informaron los resultados de seguimiento de 2 años de una técnica novedosa para reparar desgarros proximales agudos del LCA utilizando un botón suspensorio cortical y aumento con cinta de sutura. El estudio incluyó a 42 pacientes con tejido de LCA de buena calidad y excluyó a aquellos con tejido de mala calidad, remanentes de LCA retraídos o lesiones de múltiples ligamentos. Los resultados mostraron mejoras significativas en la puntuación de resultados de lesiones de rodilla y osteoartritis (KOOS), la escala analógica visual del dolor y la puntuación física de la encuesta de salud de 12 elementos RAND de veteranos, con cambios significativos en la subescala de deportes y recreación de KOOS. Sin embargo, la escala de actividad de Marx disminuyó significativamente y dos pacientes (4,8%) informaron ruptura del LCA. Jonkergouw et al.18 examinaron los resultados de la reparación primaria artroscópica utilizando anclaje de sutura sin nudos de desgarros del LCA proximal en una cohorte de 56 pacientes, seguidos durante un mínimo de 3,2 años. Comparando el corsé interno (27 pacientes) y sin corsé interno (29 pacientes), encontraron que la reparación primaria artroscópica con anclaje de sutura sin nudos con o sin corsé interno produjo buenos resultados objetivos y subjetivos y resultados similares. Vermeijden et al.19 informaron el estudio de la misma cohorte, cuyo objetivo era comparar el grado en que los pacientes se olvidan de la articulación de la rodilla operada después de la reparación artroscópica primaria versus la reconstrucción del LCA. Los pacientes que se sometieron a una reparación primaria informaron menos conciencia diaria de su rodilla operada en comparación con los que se sometieron a una reconstrucción. Estos hallazgos fueron más significativos en pacientes mayores de 30 años, hombres y con un índice de masa corporal superior a 25. Actualmente se cree que, a corto plazo, los resultados de la reparación del LCA son similares a los de la reparación o reconstrucción. , independientemente del tipo de técnica de reparación utilizada. Sin embargo, existe evidencia limitada con respecto a los resultados a largo plazo y las complicaciones.

Todos los ejemplos en CSB fallaron porque el nudo se deslizó en el sitio femoral. Esto significa que la construcción del nudo es fundamental si se elige el botón cortical para la reparación del LCA. Por otro lado, KAS confió más en la estabilidad de la unión entre la sutura y el ancla. Sin embargo, ninguno de los métodos es lo suficientemente fuerte para las tareas diarias. Por lo tanto, se recomienda usar soporte externo durante las primeras semanas posteriores a la operación; como alternativa, se puede realizar un aparato ortopédico interno junto con la reparación del LCA.

Este estudio tiene varias limitaciones. Primero, las cargas se tiraron verticalmente a lo largo del eje longitudinal, asemejándose al peor de los casos en lugar de una traslación anterior o un cambio de pivote. En segundo lugar, en este estudio se utilizaron cadáveres embalsamados de Thiel, en lugar de cadáveres frescos congelados, que tienen la misma elasticidad, color y flexibilidad que los ligamentos in vivo. Los estudios han demostrado que el método de embalsamamiento de Thiel es eficaz para preservar los ligamentos con fines de investigación21,23. En tercer lugar, el promedio de nuestros cadáveres tuvo un amplio rango, con una edad promedio de 68,00 ± 17,40 años, lo que no representa adecuadamente a la población más joven a la que comúnmente se les realizan operaciones de reparación del LCA, y la calidad de los huesos y ligamentos puede deteriorarse como resultado de edad. Los resultados de nuestro estudio sugieren que, a pesar de las preocupaciones sobre la calidad ósea de los cadáveres utilizados, la ausencia de fallas por rotura ósea o extracción del ancla implica que la calidad ósea aún era adecuada. Este hallazgo tiene implicaciones importantes para el uso de especímenes cadavéricos en estudios biomecánicos, particularmente en los casos en que la preocupación por la calidad del hueso puede limitar su uso. Sin embargo, se necesita más investigación para confirmar estos hallazgos y explorar el impacto potencial de la calidad ósea en los resultados biomecánicos en otros contextos. En cuarto lugar, este estudio tuvo un tamaño de muestra pequeño, lo que limitó encontrar diferencias significativas. Finalmente, en este estudio solo se probó un fabricante (CONMED, Utica, NY) de sutura de anclaje sin nudos y botón suspensorio cortical.

Este estudio mostró una mayor carga hasta el fracaso para la reparación del LCA con botón suspensorio cortical en comparación con la reparación del LCA con suturas de anclaje sin nudos. Sin embargo, la carga hasta el fallo tanto en el botón suspensorio cortical como en la sutura de anclaje sin nudos está por debajo de una carga de actividad diaria normal. Se recomienda un aparato ortopédico interno o un soporte externo durante la rehabilitación.

Los conjuntos de datos utilizados y analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Descargar referencias

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Departamento de Anatomía, Facultad de Medicina, Universidad de Chulalongkorn y Hospital King Chulalongkorn Memorial, Sociedad de la Cruz Roja Tailandesa, Bangkok, Tailandia

Thamrongskulsiri derrotado

Centro de Excelencia para Implantes Protésicos y Ortopédicos, Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería, Universidad de Chulalongkorn, Bangkok, Tailandia

Pairat Tangpornprasert y Chanyaphan Virulsri

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TI y NT contribuyen por igual. TI y NT son co-primeros autores. SK y TT son coautores principales. TT es el autor correspondiente. TI llevó a cabo la investigación, participó en la curación de datos y editó el manuscrito. NT llevó a cabo el diseño del estudio, realizó el análisis estadístico y redactó el manuscrito. PT y CV llevaron a cabo las pruebas mecánicas. DL participó en la curación y coordinación de datos y ayudó a redactar el manuscrito. SK y TT participó en el diseño del estudio, ayudó a realizar el análisis estadístico, revisó y editó el manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Thanathep Tanpowpong.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Itthipanichpong, T., Thamrongskulsiri, N., Tangpornprasert, P. et al. La fijación del botón suspensorio cortical tiene propiedades biomecánicas superiores a la sutura de anclaje sin nudos en la reparación del ligamento cruzado anterior: un estudio biomecánico. Informe científico 13, 7572 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34766-9

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Recibido: 05 noviembre 2022

Aceptado: 07 mayo 2023

Publicado: 10 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34766-9

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