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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
IZTAPALAPA
DIVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA
LICENCIATURA EN INGENIERIA BIOMEDICA
SEMINARIO DE PROYECTOS
ESPECIFICACIONES EN EL DISENO PROTESICO.
UNA APROXTMACION BIOMEDICA DE LA ARTICULACION DE LA RODILLA
i
ASESOR PRESENTA
DR. SALVADOR CARRASCO SOSA ANA MARlA NANDEZ RODRIGUEZ
I.
11.
O B J E T I V O .
E S P E C I F I C A C I O N E S .
11.1 ANATOMIA DE LA RODILLA
11.1.1 ANATOMIA ESTRUCTURAL
11.1.11. ANATOMIA FUNCIONAL
11-11 PATOLOGIA
11.11.1 LESIONES Y PADECIMIENTOS
11.111 BIOMECANICA DE LA RODILLA
II.HI.I CINEMATICA ARTICULAR
11.111.11 CLASlFlCAClON MECANICA DE LA
DIARTROSIS
11.111.111 EJES DE LA ARTICULACION Y
MOVIMIENTOS TRIAXIALES
1I.IV CONSIDERACIONES DEL DISENO PROTESICO
II.IV.I
ll.lV.II
II.IV.III
II.IV.III.I
ll.lV.III.II
II.IV.IV
1I.IV.V
GENERALIDADES DEL DISEaO DE
PROTESIS DE RODILLA
COMPATIBILIDAD
BIOMATERIALES
CARACTERIZACION DE LOS
MATERIALES METALICOS EN
FUNCION A SUS PROPIEDADES
MECANICAS
CARACTERIZACION DE LOS
MATERIALES PLASTICOS EN
FUNCION A SUS PROPIEDADES
METODOS DE FlJAClON
NORMALIZACION
1I.V CLASlFlCAClON DE LAS PROTESIS DE LA RODILLA
II.V.1 UNICOMPARTAMENTALES
II.V.II BICOMPARTAMENTALES
II.V.III TRICOMPARTAMENTALES
111. PRINCIPALES TECNICAS QUIRURGICAS
111.1 PROTESIS UNICOMPARTAMENTALES 111.1.1 OMNlFlT
111.11 PROTESIS TRICOMPARTAMENTALES 111.11.1 SEMICONSTRERIDAS
MILLER GALANTE II
GENESIS
INSALL BURSTEIN II
111.11.11
I v. CONCLUSION
V. BIBLIOGRAFIA
TOTALMENTE CONSTRE&hDAS
KINEMATIC II
VI. APENDICE V1.I NORMAS VI.11 BIOMATERIALES
I. OBJETIVO.
El objetivo de &ste trabajo es dejar establecidos los
parametras definitivos que deberán tenerse en cuenta para un disefio
prote5sico desde un en#oque biomkdico. Se analizarán:
La anatomía desde el p u n t o de vista estructural Y funcional.
Las alteraciones que conllevan a una sustitucibn de la
articulacidn. La5 principales consideraciones partiendo de una referencia
biomecAnica, Las yeneralidades del disefia protksico. La importancia del estudio de los biomateriales.
La5 principales normas que riqen el control de calidad de las
dispositivos de sustitucibn.
Y finalmente una clasificacibn. descvipcidn y analisis de la
t&cnica quirúrqica de las prdtesis de la at-ticulacidn site, p o r su alto qt-ado de satisfaccibn. actualmente son las mas
empleadas.
Se ha eleqido la auticulacibn de la rodilla no 5010 por la q r a n
complejidad de su5 movimientos. si no tamtrien debido a que se ha comprobado que l a carqa que Bsta soporta al. realizar actividades físicas
tan habituales como correr. aruodillat-se. subir escaleras. puede superar
en cinco veces la totalidad del peso corporal. Hoy día un qran número de per-sonas presentan a sus rodillas ott-ar; exiqencias al participar en el
deporte. con lo cual l a prbtesis de la rodilla reoresenta el porcentaje de utilizacibn ma5 alto en pacientes imposibilitados a causa de lesiones mI-tscct 1 oesque 1 et i cas.
I1
11.1
E S P E C I F I C A C I O N E S
ANATOMIA DE L A RODILLA.
11.1.1 ANATOMIA ESTRUCTURAL.
La articulacidn esta formada en e l extremo d i s t a l por e l fbrntrr,
e1 extremo proximal d e l a t i b i a 3: e n t r e e l l o s se encuentran l o s meniscus.
musculos y liqamentos que rodean a la art iculacidn. Su movimiento e s
bAsicamente de flexidn-extensidn, con u n mínimo de rotacidn.
Fisioldqicamente son posibles la abdctccidn l a aducci6n cuando l a t i b i a
se encuentra totalmente extendida sobre e l femur-.
E l cdndilo fernoral interno tiene un diAmetra transveusal pequeKo
y; un fonqitudinal m a s lat-ao; &stas superficies condileas corresponden a
otras similares de los cbndilos t ibiales opuestos.
E l p l a t i l l o t i b i a l t i e n e do5 superficies art iculares: de5de una
direccidn A-P, la superficie interna es ovalada. mas cdncava sue la
s u p e r f i c i e l a t e r a l , que es redonda. Ambas se arquean en la parte superior,
quedando SeDaradas por la EMINENCIA IMTERCONDILEfi.
La articulación esfa pt-oviska d e una capsula. sue se inserta en
ELI +&mur a l a a l t u r a de 105 epicdndilos. 5e une a l a t i b i a en la p o r c i ó n
d i s t a l . En la a r t i c u l a c i ó n , l a membrana s i n o v i a l pasa anteriormente hacia
l o s licsamentos cruzado5 los cuales quedan dentro d e l a a r t i c u l a c i d n pera
fuera d e la capsula.
La asimetría q u e hay en la relacidn d e los cóndilos femorales
con l o s t i b i a l e s est i compensada por la interposici6n de los meniscos, 5 u
principal funci6n e5 distribuir la presidn entre e l femur Y l a t i b i a .
aumentar l a e l a s t i c i d a d de l a a r t i c u l a c i d n Y favorecer s u lubricacidn.
La canfiquracic5n &sea d e la articulacic5n de l a r o d i l l a
cantribuye ~ o c o a l a e s t a b i l i d a d e inteqridad de l a misma. La fuerza
depende de l a inteqt-idad de 105 músculos Y los lisamentos. La estructura
de la art iculacidn contiene a los lisamentas cruzados. laterales Y l a
capsula de l a a r t i c u l a c i d n .
LIGAsYlENTOS CRUZADOS: El lisamento anteriar corre supet-ior- Y pos-
teriormente desde 5u insercibn e n la cara anterointerna d e l a t i b i a h a s t a
la cara interna d e l cóndilo femoral l a t e r a l . E l lisamento cruzado
gcrsterior nace en l a cara pasteriot- externa d e l a t i b i a y 5e extiende
hacia adelante hasta insert;-se e n e l c 6 n d i l o femoral interna. Ambos
liqamentos PREVIENEN e l movimiento de deslizamiento de l a a v t i c u l a c i ó n y
se encarqan de l a flexión-rotacibn d e l a misma.
El liqamenta cruzado pcssteriar i m p i d e l a rotacion interna exesiva d e la
t i b i a sobre e l i=&mut-. ayuda a l a f l e x i o n narmal del la r o d i l l a
actuando coma un tope durante el deslizamiento.
El liqamento cruzado anterior impide la rotacion externa anormal.
e s t a b i l i z a l a r o d i l l a cuando se encuentra extendida v evita la hiperexten-
sibn.
Los liaamentos capsulares Y l a t e r a l e s e s t a b i l i z a n la
at-ticulacibn auiando Y restrinqiendo el movimiento de Q s t a .
Los 1 iqamentos capsulares i nternos funcionan como t i rantes
relajados durante la extensibn 'v' t-iqidos durante la flexion
La r o d i l l a es movida v e s t a b i l i z a d a por l o s musculos que cruzan
la at-ticulacidn. Los mú5culor; d e l a r o d i l l a se p u e d e n c l a s i f i c a r como
QNTERIORES . extensores de la rodil1a:cuadriceps. lrecto anterior. vasto
interno. V. externo y V. c r u r a l ) : POSTERIORES, f lexores de l a t - a d i l l a
(semitendinoso. semimembranoso. biceps. Sat-tot-io. plantar v p o p l i t e o ) :
INTERNOS . Aductares de la r-odilla y LATERALES. Abductot-es de l a r o d i l l a
Los musculas aductores y abductores desempeKan tambien las funciones d e
r-atación y e s t a b i l i z a c i d n .
1.1.11 ANATOMIA FUNCIONAL
La f l e x i d n o la extensidn de la r o d i l l a va acompafíada del
deslizamiento de l a t i b i a sobre e l f8rnitr. con un movimiento simultAneo de
rotacidn. Hay t-otacibn externa de l a t i b i a s o b r e e l femur durante la
extensibn de l a r o d i l l a Y rotación interna durante la f lexidn.
Despu8s d e l o s 200 d e f l e x i d n , lo5 liqamentos se relajan y
permiten el deslizamiento del e j e .
La maxima rotacibn ocurre durante la fase final de l a f l e x i d n completa Y
durante 105 últimos 30 a 400 d e e x t e n s i d n . Sin embarqo durante todo e l
proceso de f l e x i o n - extensidn ocurre un poco de rotacidn. A Pos 9rli0 d e
f l e x i b n e5 posible obtener hasta 400 d e rotacidn.
E n extensidn total no s o n posibles la rotacibn d e l e j e . n i una
aduccidn-abduccibn importante l a t e r a l o interna d e l a t i b i a sobre e l
+le mu F- . La rotacibn de l a t i b i a sabre e l +&mur durante l a f l e x i d n -
extensil61-1 es pasiva.camo resultado d e la confiquracibn anatbmica d e las
s u p e r f i c i e s a r t i c u l a r e s . Todos l o s músculos que actuan sobre l a
auticulacibn tienen una accibjn votatut-ia. Durante la flexibn-extensión. la
tibia. sique la canfiauracidn d e l cdndila interno del $&mur. q u e es mas
lat-qo que e l cbndi l o l a t e r a l .
G1 deslizarse el femur sobre la tibia. se detiene cuando ha
pasado el contorno del cbndilo lateral. Per-o continua su movimiento a lo larqo del cbndilo interno. el cual es mas larqo Y CLI~VO. Durante la extensibn. la tibia rota sobre el +&mur la distancia equivalente a la
mitad del ancho de la rbtula. Los extensor-es de la rodilla (cuadvicepsj corren internamente, pot- lo que ayudan a rotar la tibia durante la
extensibn. La flexibn. comenzando desde la extensibn total. se inicia con
un movimiento simultbnea de rotacibn interna ( tibia sobre + & m u r ) . pot- la
contraccibn del músculo popliteo. La mayor flexibn activa es e l resultado de la contraccibn de 105 tendones de la corva. Los liqamentos capsulares. tensos durante la extensibn completa. se relajan al iniciarse la flexidn.
El femur 5e desliza anteriormente C hacia adelante 1 sobre la tibia colocando la superficie redonda posterior ma5 pequef5a de los cbndilos femorales sobre el platillo tibial. El liqamento cruzado
El liqamento cruzado posterior se tensa y actúa como un tope. impidiendo el mayor deslizamiento hacia adelante. qenerando así un eje
alrededor del cual rotará la tibia sobre el femur. En los movimientos de flexibn-extensibn, los meniscos. fijos en
la tibia, se mueven junto con ella sobre el femur-. Durante la rotacibn. con la rodilla flexionada. los meniscos se mueven junto con el femur- sabre
la tibia. La rotacibn externa de la tibia sobre el femur- durante los
ultimos 20° de extensibn se llama "mecanismo de tornillo oriqinal". y se debe a la confiquracibn candi lea, a la accibn de torsibn de los músculos y
a la quia lisamentosa.
Cuando la rodilla se mueve de flexibn a extensibn, 105 liqamentos. cruzado anterior Y lateral externa detienen el movimiento del cbndilo lateral a los 160° la constante contraccibn del cuadriceps ocasiona que el cbndilo interno se mueva 105 200 restantes y así completar- 105 18fl0, y
que la tibia rote externamente sobre el femur.
La articulacibn de la rodilla e5 del tipo de las diartrosis. las cuales se caracterizan por- permitir un amplio qrado de movimiento.
t4
c 3 4- c+ c
f
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I
L
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VISTAS POSTERIORES DE LA RODILLA DERECHA.
DESPLAZAMIENTO DE LOS MENISCOS DURANTE LOS MOVIMIENTOS DE
ROTACION DE LA TIBIA; EN LAS DOS POSICIONES
REPRESENTADAS, LA ARTICULACION SE ENCUENTRA EN UNA FLEXION
LIGERA.
A> ROTACION INTERNA.
El menisco externo 5e desliza hacia a k t - A s sobre el p l a t i l l a
t i b i a l y el interno avanza.
Los liciamnetos cruzados se encuentran m A s totiavia Y limitan
el movimienta.
La5 liuamentas laterales se distienden
B> ROTACION EXTERNA.
El meni5co externo se d e s l i z a hacia
p l a t i l l o tibial Y el interno retrocede.
Los I iaamentos cruzados se descruzan
laterales se ponen e n t e n s i d n .
adelante
y las
l. - MENISCO EXTERNO
2. - MENISCO INTERNO
3. - LIGAMENTO CRUZADO POSTEROINTERNO.
MUSCULOS PERIARTICULARES. VISTA LATERAL INTERNA
1. - 2. - 3. - 4. - 5. - 6. - 7. - 8. - 9. - 10. - 1 1 . -
12. - 13. -
MUSCULO VASTO INTERNO.
MUSCULO RECTO ANTERIOR,
LIGAMENTO ROTULI ANO.
MUSCULO SARTORI O.
MUSCULO RECTO INTERNO.
MUSCULO S E M I TEND1 NOSO,
MUSCULO SEMI MEMBRANOSO.
MUSCULO GEMELO INTERNO.
MUSCULO GEMELO EXTERNO.
MUSCULO SOLEO.
MUSCULO POPLI TEO.
TENDON DEL MUSCULO BICEPS FEMORAL.
MUSCULO T I BI AL ANTERIOR,
17. - 18. - 19. - 20. - 21. - 22. - 23. - 24. -
PRINCIPALES ARTERIAS DE LA ARTICULACION
ARTERIA POPLITEA.
ARTERI A ARTI CULAR SUPERO1 NTERNA.
ARTERIA ARTICULAR SUPEROEXTERNA.
ARTERIAS DE LOS GEMELOS.
ARTERIA ARTI CULAR I NFEROI NTERNA.
ARTERI A ARTICULAR I NFEROEXTERNA.
ARTERI A T I BI AL ANTERIOR.
TRONCO ARTERIAL T I BIOPERONEO.
. . 1
11.11. PATOLOGIA.
Los transtornos que conforman el conjunto de afecciones a
las que compete la ortopedia se diferencian en tres cateqorías:
malformaciones consenitas. lesiones paraliticas Y alteraciones estaticas.
Entre las primeras cabe destacar la acondroplasis, que es la modificaci6n
en el desarrollo de los huesos larqos: la osteopsatiuosis. o fraqilidad
asea. Entre la5 lesiones pat-aliticas que pueden someterse a tratamiento
ot-topedico se encuentran las diversas formas de parAlisi5 y las
alteraciones motoras oriqinadas por un proceso de ot-iqen vít-ico. de las
que la principal es la poliomelitis. Las lesiones estaticas presentan
tambien multiples manifestaciones. como la escblisis Y desviaciones
laterales.
Para la correcibn parcial o total de las lesiones y enfermedades
mencionadas. asi como de muchas otras. los especialistas en ortopedia
cuentan con la aplicacibn de numerosos recursos clínicos. pero centran 5u
atencibn en el uso de pr6tesis y aparatos de cot-recibn para loqt-ar la
remisibn de las afecciones.
11.11.1 LESIONES Y PADECIMIENTOS .
LESIONES EN LOS MENISCOS:
Estudiando los factores mecinicos. el daKo del menisco es el
resultado de f-uer-zas cornpresora~. de tt-acci6n o la combinacion de
ambas. La lesibn aparece como consecuencia del peso que sostiene la
rodilla en combinacibn con un movimiento defectuoso. forzado Q excesiva.
ya sea en flexibn-rotaci6n o de extensi6n-rotacibn.
LESIONES EN LOS LIGAMENTOS:
Los liqamentos son tejido coliqeno f ibroso colocado adecuadamente
alrededor de la articulacibn para impedir el movimiento anormal o excesivo
de Bsta. El movimiento excesivo de la auticulacibn que ocasiona una l e s i t s n
a los liqamentos constituye un esguince.Este puede variar desde la ruptura
total de los liqamentos, incluyendo o no a la fraccibn de hueso al que
estan unidos: hasta una ruptura menor de alqunas fibras, sin que 5e pierda
la inteqridad del liqamento.
La a r t i c u l a c i d n d e l a r o d i l l a s u f r e u n esguince c u a n d o e x i s t e u n a
t e n s l d n e n e l s e n t i d o físico 1 que e x c e d e e l campo n o r m a l d e l m o v i m i e n t o
o c a u s a u n m o v i m i e n t o a n o r m a l d e l a a r t i c u l a c i b n d a K a n d o e l t e j i d o . Los
m o v i m i e n t o s a n o r m a l e s i n c l u y e n l a a b d u c c i d n o a d u c c i d n d e la r o d i l l a
e x t e n d i d a . l a r o t a c i d n e x c e s i v a , la h i p e r e x t e n s i d n o h i p e r f l e x i b n o b i e n ,
c u a l q u i e r c o m b i n a c i d n d e &stas.
LUXACION DE LA ROTULh:
D u r a n t e e l d e s l i z a m i e n t o n o r m a l d e l a p o r c i d n a n t e t - o d i s t a l d e l femur-
e n e l s u r - c o r o t u l i a n o , l a r o t u l a d e p e n d e d e l a p o r c i d n t e n d i n o s a d e l
m e c a n i s m o d e l c u a d r i c e p s , d e l a p r o f u n d i d a d d e l s u r c o . d e l a misma
e s t r u c t u r a i n t r í n s e c a Y d e l a l i n e a m i e n t o d e todos los c o m p o n e n t e s
m u s c u l o e s q u e l & t i c o s d e l a e x t r e m i d a d i n f e r i o r .
U n a l u x a c i b n d o n d e l a r d t u l a se aparta d e l s u r c o r d t u l o - f e m o r a l p u e d e
o c u r r i r por u n a l e s i d n a q u d a o u n e s f u e r z o v i o l e n t o . E s t o s u c e d e como
r e s u l t a d o d e c a i d a s q r a v e s , a c c i d e n t e s d e p o r t i v o s , e t c . q u e i m p o n e n u n a
f u e r z a v i o l e n t a d e r o t a c i d n lateral e n la r o d i l l a q u e se e n c u e n t r a e n
p o s i c i d n d e apoyo. E n o c a s i o n e s l a l u x a c i d n p u e d e e s t a r p r e s e n t e e n e l
r e c i e n n a c i d o como u n a a n o r m a l i d a d c o n q e n i t a .
E x i s t e n factores q u e p r o p i c i a n l a l u x a c i d n a c o n s e c u e n c i a d e un
e s f ~ t e r z o menor- d e l a r o d i l l a :
11 Una r o d i l l a q u e desplaza l a r o t u l a l a t e r a l m e n t e o a l i n e a d e f e c t u u -
s a m e n t e e l m e c a n i s m o e x t e n s o r .
21 Un t e n d d n r o t u l i a n o alarqado que causa l a x i t u d e n l a i n s e r c i c i n
r d t u l o femoral.
3) L a t a t - s i c i n t i b i a l e x t r e m a .
4 ) Un s u r c o r o t u l i a n o poco c t t - a f u n d o e n e l f e m u r .
5) Un c d n d i l o femoral poco p r o f u n d o
6) U n a r d t u l a deforme
ARTRITIS QUE AFECTA LA RODILLA.
El padecimiento reumatoideo es qeneralizado. una alteracibn inflamatoria del tejido conectivo con la implicacidn primaria de las
membranas sinoviales. y poco a poco se va haciendo mas estrecha la articulacidn como resultado de la resorcidn del cartilaqo. 5e va
erosionando el hueso formando . finalmente. osteofitos en sus fronteras;. En la etapa final del padecimiento reumatoideo de la rodilla se da l a
deseneracidn ostoartritica. eerdiendose todo el movimiento de la articulacibn.
OSTEOARTRITIS DE LA RODILLA. Es la enfermedad de la articulacidn que ocasiona su deqeneracidn. es
Msicarnente un estado desenerativo del cartilaso articular que ocasiona deformaciones en el hueso . cambios en la medula &sea y enqrosamiento capsular- I
RODILLA ARQUEADA.
Esta defmrmacidn tiene varias causas que pueden ir desde alqunas
factores patoldsicos intt-í nseca5 de la rodi 1 la hasta factores secundarios. La causa m a s comun es la flexidn plantar fija, que puede
deberse a la compensacibn exsesiva del cuadriceps o bien a la malforrnaci6n de la eminencia intercondilea.
11.111 BIOMECANICA DE L A RODILLA
H.III.I ClNEMATlCA ARTICULAR Como ya hemos mencionado antes. la articulacidn de la
rodilla pertenece al qt-upo de las diartt-osis (aqueli;,rc: que permiten un
amplia qt-ado de movimiento). En toda diartrosis se debe considerar un pat-
cinematic0 representado por dos supet-ficies oseas recubiertas p ~ t -
cartilaso articular. Para que la diartrosis pueda cumplir su especial
cometido. es importante que ambas supet-ficies esten en contacto (tier-re
del pat- cinemAtico). En todo movimiento el motor es el músculo. pero el resultado final depende de 105 factores bseo5. lisamentos Y musculos.
En el caso de la rodilla la diartrosis es de conduccidn
li.gamentosa, los lisamentos laterales y cruzados forman dos paves. uno
para cada cdndi lo: al E l lisamento lateral externo Y el cruzado anterior pava el
cbndilo externo. b) El lisamento lateral interno mas el cruzado posterior para el
cbndi lo interno. Por- otra parte 105 lisamentos cfuzados. por si solos. asequuan la union
entre el +&mur i/ la tibia. Ahora bien en la articulacidn de la rodilla . la forma de los movimientos dependen tambi4n de la conduccicin osea. concretamente got-
la forma de los c6ndilos femorales. El perfil del cdndilo interna es
comparable en parte a una elipse. con qt-an diferencia entre 5us eje5 mayor
Y menot-: en el cdndilo externo hay poca diferencia entre cistos ejes. Todo ello hace que la flexibn de la pierna sea acampafíada gar
una rotaci6n for-zosa. considerando. en qeneral. como movimientos forzosos a los que se deben oblioatoviamente a factot-es 6seos de confiquracidn de las superficies articulares. o a la especial disposicidn del aparato 1 iqamentoso.
11.111.11 CLASlFlCAClON MECANICA DE LA DIARTROSIS Por su mecanica. la diartrosis se clasifica en diartrosis
de uno. do5 y tres qt-ado5 de libertad. El qt-ado de libertad es un concepto matedtico que sirve para caracterizar l a movilidad de una articulación. de un par de superficies articulares en contacto. e5 decit- en estado de cierre del par cinematica.
Si d o s cuerpos 5e mueven totalmente independientes e1 uno
del otro. cada uno tiene seis aradas de libertad de movimiento. es decir necesitamos seis datos pat-a indicar la posicion de uno de 105 cuerpos relativa a l a del otro. cada uno tiene seis coordenadas libres. Ahora bien, si los componentes del par cinematiso entran en contacto por
una de sus superficies. la movilidad del par se reduce, &Sta e5
precisamente la cat-acterística esencial de una articulacibn; l a limitacibn de la motilidad de los componentes del par cinematico.
ARTICULACIONES DE UN GRADO DE LIBERTAD: Se realizan movimientos alrededor de un solo e je
ARTICULACIONES DE DOS GRADOS DE LIBERTAD: En ellas son posibles desplazamientos de las masas óseas alrededor de
dos ejes perpendiculares entre si. los movimientos permitidos son el de
flexidn y extensidn alrededor de un e j e transversal, pet-o actuan tambi&n imvimientos de abduccidn-aducción en el plano frontal y alrededor de atro-5
ejes intermedios.
ARTICULACIONES DE TRES GRADOS DE LIBERTAD: Se caracterizan porque ambas superficies articulares en seqmentos de
esfera. cabeza Y cavidad. tienen un solo punto inmovil que corresponde al
centro de ambas esferas. el ejemplo clasico es l a articulaci6n de la
cadera.
La rodilla e5 una articulacibn datada de un $.rudo de
libertad de movimiento. la flexibn-extensibn. En esencia. la rodilla t rabaja compr-imida pot- el peso que soporta.
De manera accesoria. la articulacibn de la rodilla posee un
segundo (grado de Libertad, la rotacibn sobre el e je lonqitudinal de la
pier-na que solo aparece cuando la rodilla esta en flexidn. Considerada desde el punto de vista meczinico. la articulacibn de la rodilla presenta dos imperativos contradictorios:
a) Debe poseer una gran estabilidad en extensidn completa. po5icibn en la ~ u e la rodilla soporta presiones importantes. debidas al
peso bel cuerpo.
LA ROTACION: Es el movimiento mas frecuente que resulta de la
movilizacibn de un seqmento respecto a otro. alrededor de un e je cienerando un mnvimiento 5obt-e una travectoria circular de todas las partes del seqmento movilizada.
EL DESLIZAMIENTO: Se caracteriza pot- el desplazamiento de un
seqmento v de una superficie sobre otra. de forma que cada punto del
Primer c~ierpo sufre una traslacibn respecto de cada punto del pp-imef-o.
EL RODAMIENTO: Hace que untos contiquos pertenecientes a un mismo
cuevpo queden colocados frente a puntos contiquos situados a una misma distancia de un seaunda cuerpo.
Estos movimientos pueden continuarse entre si. como en caso de la rodilla que se caracteriza por un rodamiento sequida de deslizamiento. y tiene la posibilidad del movimiento en uno o varios los planos fundamentales del espacio:
a) En el plano SAGITFIL se efectuan movimientos flexidn-extensidn alrededor de un eje transversal.
b) En el plano FRONTAL y alrededor de un eje dovsoventral. realiza la abduccidn (si el mimbrcr se separa del eje del cuerpo) y
aduccibn < en caso de aproximaci6n).
c ) En el plano HORIZONTAL. tienen luqar los mavimiento-s
el
Un
de
de
se
la
de rotacic5n externa (supinaci6n) Y r-otacidn interna (pronacibn) de un miembro que aira alt-ededot- de su eje q'eomritrico lonqitudinal.
,
II.IV CONSIDERACIONES DEL DISENO PROTESICO
Uno de los factores predominantes en la investiqacibn de la
Frdtesi-5 de Rodilla es el mantenimiento y c o n s ~ r v a c i b n d e Io5 elementos
lisametosos que confieren estabilidad a la articulacidn. asi como lo es
laarar- una aproximacibn mas fisioldsica de Bsta.
La estabilidad de la rodilla es la medida del qrado con que
-se encuentra limitado el movimiento t-elativo de las superficies articulares.
Fuede set- clasificada como:
ESTABILIDAE PASIVA: Limitacibn impuesta por la lonsitud y
resistencia de los liaamentos y pur el contorno de las
super+ i c i es osea5 I
ESTABILIDAD A C T w a :
Influyen la Fuerza de qr-avedad, la reaccidn de apoyo del suelo Y las fuerzas musculares.
Estabilidad es mas importante que la movilidad. se ipuede
describir como u n MECANISMO QUE RESISTE EL MOVIMIENTO Y TRANSMITE CARGAS. For 10 tanto Una pt-otesis debe :
A 1 ASEGURAR LA ESTABILIDAD
B> FAVORECER EL MOVIMIENTO
C> TRANSMI T I R CARGAS
II.IV.I GENERALIDADES DEL DISER0 DE PROTESIS DE RODILLA
Si en estas pt-btesis se intenta mantener la funcionalidad estricta de la vodilla, los componentes deben estar diseKados para permitir la carqa. el deslizamiento y la rotacidn entre las extremos
6seos. Esto5 objetivos deben realizarse en cualsuier-a de las posiciones de
la articulacidn. Esto nos introduce a l primer ‘est-oblema del anglisis.
Para p e r m i t i t - el d e s l i z a m i e n t o . b a s t a n d o s s u p e r f i c i e s p l a n a s : pava
p e r m i t i r l a t - o t a c i d n . u n a d e ellas d e b e ser e s f d r i c a . S i la5 dreas d e
c o n t a c t o d e b e n ser q r a n d e s para t r a n s m i t i r cat-sa. la s u p e r f i c i e q u e m e j o r
c u m p l e dste r e q u i s i t o es la d e u n a esfera d e n t r o d e una c a v i d a d esfkt-ica.
pero este disefio favorece l a r o t a c i ó n ma5 no el d e s l i z a m i e n t o . que a l ser-
i m p o r t a n t e en l a r o d i l l a . c r e a r í a e n 5 u a u s e n c i a unas t e n s i o n e s l a t e r a l e s
t a n q v a n d e s q u e p r o v o c a r í a n el c i z a l l a m i e n t o y s u b l u x a c i d n d e las
s u p e r f i c i e s y u n p r e v i s i b l e d e s a n c l a j e e n t r e protesis Y h u e s o . ( u n a d e las
p r i m e r a s p r b t e s i 5 d e r o d i l l a fue l a esferica d e W a l d i u s . y p o r las
r a z o n e s a n t e r i o r m e n t e m e n c i o n a d a s . n o t u v o B x i t o ) .
Ahora b i e n , l a fuerza d e c i z a l l a m i e n t o . d e p e n d e r a d e la f o r m a de
las s u p e r f i c i e s . d e l c o e f i c i e n t e d e f r i c c i ó n e n t r e e l l a s Y d e l a f u e r z a d e
c o m p r e s i ó n n o r m a l a f í a d i d a .
Todo esto nos lleva a c o n s i d e r a r como mas i d b n e o el disefío d e
s u p e r f i c i e s i n c o n q v u e n t e s e n s u c o n t o r n o esfdrico, t a l como ocurre en l a
a n a t o m í a n o r m a l d e la r o d i l l a .
FIGURA I.IV.1 DISWO DE LAS SUPERFICIES ARTICULARES DE UNA
PROTESIS RE DESLIZAMIENTO.
El s i ~ u i e n t e p u n t o d e a n A l i s i s e5 la t r a n s m i s i d n d e cat-qas. S i
la a p l i c a c i ó n d e estas f u e r z a s f u e r a s o l a m e n t e d e c o m p r e s i d n u n i a x i a l .
bastarfa una s u p e r f i c i e p l a n a para t r a n s m i t i r l a s d e una forma u n i f o r m e ;
aero c o n e l m o v i m i e n t o . e l p u n t o y l a l ínea d e a p l i c a c i ó n v a r i a n c o n Io
que se crea un estado d e t e n s i o n e s d e s i q u a l en toda l a s u p e r f i c i e dsea
s u b y a c e n t e . q u e d a n d o una zona en c o m p r e s i ó n v la otra en t r a c c i ó n can e l
c o n 5 i q u i e n t e pat- y e l c i z a l l a m i e n t o c o r r e s p o n d i e n t e .
D e b i d o a Bstcr hav que dotar- a l o l a t i l l o t i b i a l d e una s u p e r f i c i e mas apta
D a r " r e s o l v e r &ste p r o b l e m a . como podt-ia ser el mostrado en l a fiqur-a
I . I V . 1 B. con la q u e ademas se aumentar& le1 Area d i s m i n u y e n d o la5
esfuerzos.
Seqún e l e j e v e r t i c a l . ademas de l a s cat-qas en compt-esibn.
e x i s t e n momentos de torsibn provocados por e l movimiento d e rotacibn
interno-externo de la art iculacibn. Este momento repercute sobre l a
interfase Hueso-Platil lo. provocando un esfuerzo de cortadura. Si l a
s u p e r f i c i e es plana. toda el c izal lamiento 5e r e a l i z a en l a s s u p e r f i c i e s
de contacto y su maclnitud dependerg d e la f r i c c i b n e n t r e e l l a s . y de l a
fuerza de compresibn aFiadida. S i no hay compresibn la debil union entre
las do5 superficies. practicamente solo por adherencia, no t-esistit-A el
mas minima momenta y el implante qirat-á l i b r e sobt-e e l hueso. Fat-a evitat-
é s t o se debe datar a l p l a t i l l o t i b i a l de u n vfistaqo. mediante el cual
las fuerzas de cizallamiento se transforman en fuerzas de compresibn.
FIGURA I. IV. r c
Considerando ya e l di5eKo d e l a p r b t e s i s desde e l punto de v i s t a
del movimiento y transmicibn de carsas;. interesa analizar e l medio de
a n c l a j e de la prote13is al hueso. E l uso d e cemento a c t - i l i c o ha sido bien
aceptado.
1 ) Los componentes deberAn favorecer 105 movimientos normales o
l o mas cercano a Bsta5. e n los tres planos del movimiento de l a
r o d i l l a . e s t o es flexicin - extensibn. abduccibn - aduccibn y rotacibn
D e b e r a n pr-oveer un cambiante centro d e t-otacibn . como e l d e l a
t-odi l. l a normal.
Esto se loqra conformando la pt-atesis can la5 cut-vatut-as condilar-es
normales d e una rodil la sana.
J
4
2) Estar& construida con materiales aceptables en su resistencia y compatibilidad orqanica. can un mínimo de desqaste y buenas
caracter- istí cas de friccibn.
3 ) El diserio deberi evitar- arandes resecciones de huesa al f i n de facilitar futuras intervenciones de salvamento.
4) A ser posible conservarb la rotula Y los lisamentos tanto los
cruzados cama los laterales: de no set- así debera contar c a n u n
mecanismo de estabilización. En casa del sacrificio de los lisamentos cruzados se debet-& estabilizar la tibia .
5) Fdcil tecnica de insercidn e instrumentacidn. 6 ) Minimo u50 de cementa en e l anclaje. El uso de cemento
-Favot-ecet-A la interfase cemento-hueso-anclaje. transmitiendo
c a r ~ a 5 -Y- danda mayor estabi P idad. 71 Debet-& tener una vida útil que exceda a la del paciente.
Se define un material B i o l o g i c a m n t e inerte como aquel
que no destuye la vitalidad de los tejidos adyacentes, que n o provoca. una reaccidn inflamatoria mayor que la ocasionada par el trauma de sti
inset-cibn. pot- 5u presencia f f s i c a cama estructura no v iva. Y que no
impide los pracesos de repat-acibn fibrosa u dsea.
Los fendmenos que se producen en la interaccibn implante-
tejido estan determinados p o r una serie de factores variables. que
encuentran 5u &xima expresidn cuando tienen luqar en la misma interfase. Desde el punto de vista biolbqico interviene positivamente el tipo Y la concentracidn celular. la composicidn y la concentraci6n ionica de los
fluidos extracelulares. el pH. la actividad metabdlica de la zona Y la
riqueza vascular y linfAtica de la misma. En el material. tienen qran importancia: su composici6n
cruimica. su microestructura y la ordenacidn cristaloqrAfica de las fases
presentes Y en especial la orqanizacibn electro-química de su
superficie.
El implante pet-turba 105 tejidos desde el hecha mismo de 5u colocacidn. Puede hablarse asi de una r-eaccidn a la implantacibn, en la
cual. ademas de las lesiones ocasionadas p o r la intervenci6n quirurqica
deben considerarse las alteraciones oseas causadas p o r el fresado etc. En
conclusibn el orqanismo responde con una reaccidn reparativa: cicatrizacidn. recubrimiento o encapsulaci6n del implante por una
neoformacibn fibrosa. todo esto se loqra SI Y SOLO SI existe una
estabilidad quimica tejido-implante. y p o r lo tanta Bste resulta talerado Y COMPATIBLE.
Dada que loqrar la estabilidad quimica es de suma
importancia se debe recurrir al estudio de los mater-idles bioldqicos. par lo cual se ha dedicado la siquiente seccibn a &llos.
II.IV.III EIOMATERIALES
Tedt-icamente 5e puede aroponer como MATERIAL IDEAL para
irnplantaci6n a aquel que tiene una composicidn quimica superficial, dinarnica. capaz de inducir en la inerfase las procesos histoloqicos que ocurren normalmente.
F a r una parte hay que cansesuir que el desqaste sea mínimo. q a r a n t i z a n d o
un menor- número de particulas residuales. y OF- otro lado que los
materiales t biomateriales 1 empleados tenqan una baja toxicidad frente a
los tejidos.
II.IV.III.I CARACTERIZACION DE LOS MATERIALES METALICOS EN FUNCION
A SUS PROPIEDADES MECANICAS
La naturaleza ionico. covalente. metAlico1 Y l a fuerza de 105 enlaces
atdrnicos detrminan que tan estable es el material cuando se aplica una
cap-qa. es decir. cuando se somete a un esfuerzo de t ipo mecAnico; de iciual
manera. al determinar la estabilidad del material en funcidn a cambios de
temperatura, se habla de s u 5 propiedades termicas.
Cuando estiramos o comprimimos un material. 5on las fuerzas entre los
enlaces maleculares las que determinan e l comportamiento del material. La
rnayoria de los biomateriales cumplen con l a L E Y DE HOOKE. es decir. la
fuerza que se aplica durante el esfuerzo. es proporcional a la d i s tanc ia
de defat-macibn. La constante de proporcionalidad se llama coeficiente de
elasticidad. y est& relacionada indirectamente con l a enerqia de
enlace, se pueden escribir las relaciones:
Donde E y G son las constantes de proporcionalidad. La constante E se
llama modulo de elasticidad (lonqitudinalf y l a constante G recibe el
nombre de modulo de elasticidad cortante ( o anqular- > í4l sustituit- O = F/A Y E = 6/l en l a s ecuaciones anteriores y
reordenarlas. obtenemos l a ECUACION PARA L A DEFORMACION TOTAL DE UN
MATERIAL CARGADO CSXICSLMENTE A TENSION O A COMPRESION.
6 = F l
A E
Cuando un cuerpo se somete a tensi6n. no so lo se produce una deforrnacidn
ax ia l ( alarqamiento 1 . s i n o tambien una defot-maci6n lateral ( estrecha - miento 1 . Foissan demostt-6 que &stas dos deformaciones son Dropor-cionales
entre si. dentro de 10s limites de la lev de Hook. Esta constante se
expresa como:
v = defsrmacion unitaria lateral
deformacion un i tar ia ax ia l
Y se conoce toms relacion de Poisson.
Las tres constantes e lAsticas. cat-acterist icas de cada material. estan
relacionadas entre si:
E = 2 G ( l + v )
Entre otras pruebas que debe pasar un material estan:
La R r e s i s t e n c i a a l Impacto QU es es la cantidad q u e puede absorber u n
material de eneririia debida a la fuerza ejercida sobre B 1 por un qolpe
(fuerza de qran amplitud ejercida por u n periodo de tiempo muy pequeFlo).
La Dureza que e s una medida d e l a deformacibn. y se define como l a fuerza
por unidad de area de penetracibn en u n material.
La E r m f l u e n c i a que es l a defot-macidn que sufre con e l tiempo al
someterse a una carqa conocida.
E l D e s g a s t e de u n material es muy importante, s a b r e tudo cuando se trata
de reemplazar uniones articulares; esto se debe a que e l desqaste esta
relacionado con la friccibn entre dos materiales.
Existen diferentes t ipos de desqaste:
a) C o r r o s i v o . debido a la actividad quimica de alauno de los
materiales d e l a unidn.
b ) F a t i g a superficial . debido a la formaci6n de pequeFias
ft-actura.s que pueden dar luqar a l rompimiento del material.
c ) Abrasivo. en e l c u a l l a s p a r t i c u l a s de una superficie s u n
empujadas hacia otra en l a que se adhieren.
Cuando existe lubricacidn entre do5 s u p e r f i c i e s en contacto. la
fr-iccibn y las propiedades d e desqaste cambian drAsticamente. En la
mayoria de las aplicaciones de implantes ortopedicos existe alqun tipo de
lubricante.
PROP1 EDADES MECANI C A S DE ALEACIONES COBALT1 CAS
l a base de Bstas aleaciones son e l c o b a l t o Y e l cvomo.fil
aqreqbrsele N i mejora s u ductibflidad. mientras aue e l malibdena v e l
tunqstena aumentan s u dureza. Los compuestos cobalt icos han sido aceptados
como prActicamente inertes: no sufren cot-rosibn p o r ser electricamente
neut ros I
En ciruaia ortop4dica se utilizan actualmente dos tipos de
aleaciones cobalticas:
cobalto-cr-oma-m#libd~no
cobalto-cr-omo-molibdeno-tunssteno
COBALTO-CROMO-MOLIEDENO COBALTO-CROMO-
MOLIEDENB-TUNGSTENO
RESISTENCIA A LA TRACCION 95 000 psi
MODULO DE ELASTICIDAD 3 x 1ft6 psi
ALARGAMIENTO 8%
* NORMA : ASTM F75
PROPIEDADES MECANICAS DEL TITANIO Y SUS ALEACIONES
Car-ac ter- i zado por- :
Alta c-elacibn resistencialpesa la cual pr-opor-ciona una
confiable d u r a c i b n .
Resistencia alta a la corrosibn.
Alto indice de ductibilidad.
Baja suceptibilidad maqnetica.
Mdu3.o de elasticidad semejante a la del hueso.
Toxicidad tisular- baja.
RESISTENCIA A LA TRACE I ON
LIMITE ELGSTICO
ALARGAMIENTO
TITANIO PURO ALEACION TPTANIO-6
ALUMINIO-4 VANADIO
* NORMA ASTM F67
II.IV.III.lI CARACTERlZAClON DE LOS MATERIALES PLASTICOS EN FUNCION
A SUS PROPIEDADES
Los materiales p l a s t i c o s s o n polimeros orqanicos formados p o r macro-
m c r l e c u l a s d e a l t o peso m o l e c u l a r . . E l proceso de p o l i m e t - i z a c i d n d e p e n d e d e
l a n a t u t - a l e i a q u i m i c a d e l a s s u s t a n c i a s implicadas. y de B s t e metodo
denendet-An l a s p r o p i e d a d e s m e c a n i c a s d e l p r o d u c t o .
La n a t u r a l e z a q u i m i c a d e l polimet-c) c o n d i c i o n a l a r e a c t i v i d a d q u i m i c a . su
p o l a r i d a d e l k c t r i c a . la r e s i s t e n c i a a l calor. a l a o x i d a c i d n y a l a
h i d r b l i - " > x - i i l Su r i q i d e z e5ta d e t e r m i n a d a por l a a r q u i t e c t u r a d e l a
m o l e c u 1 a : c u a n t o mayor e5 s u qrado d e o r d e n a c i d n c r i s t a l i n a . s u r-iqidez
es mayor. y l a mayot- r i q i d e z a u m e n t a e l m o d u l o elastica. e l p u n t o d e
f u s i d n . l a e s t a b i l i d a d d i m e n s i o n a l y la r e s i s t e n c i a .
to5 p o l i meros se c a t - a c t e t - i z a n por:
B u e n a t o l e r a n c i a pat- p a r t e d e l o t - q a n i s m o
F r e s e n t a n b u e n a e s t a b i 1 i d a d .
Baja f t - i c c i c 5 n e n carqa
E l p o l i e t i l e n a esta formado p o r u n a c a d e n a d e u n i d a d e s -CH2- . p u d i e n d o set- d e baja o a l t a d e n s i d a d . E l d e a l t a d e n s i d a d t i e n e u n a l t a
arado d e c r i s t a l i n i d a d y por e l l o m u e s t r a u n a q r a n t - i q i d e z , r e s i s t e n c i a
t e n s i l . d u r e z a y r e s i s t e n c i a s u i m i c a . Su p e r m e a b i l i d a d a l i c i u i d o s y qase5
e5 r e d u c i d a . For e5tas p t - o p i e d a d e s . d a d a su r e s i s t e n c i a a l a a b c - a s i d n Y a l
desciaste y s u e s t a b i l i d a d f r e n t e a l a d e s r a d a c i c 5 n y a l a i n t e r a c c i d n
t i s u l a r . s o l o e l p o l i e t i l e n o d e peso m o l e c u l a r u l t r a a l t o (UHMWF'Ejes apto
para i m p l a n t a c i d n ,
MODULO DE ELASTICIDAD
RESISTENCIA A TRACCION
* NORMA A S T M 1)-3 Y A S T M D621
A c t u a l m e n t e los c o m p o n e n t e s +emorales e s t a n f a b r i c a d o s a
b a s e d e a l e a c i o n e s metalicas d e a l t a r e s i s t e n c i a . t a l e s como c o b a l t o - c r o m o
-molibdeno-tunqsteno,fabt-icados m e d i a n t e procesos m e t a l u r q i c o s q u e
a s e q u r a n u n a r e s i t e n c i a m a x i m a . T a m b i e n se u t i l i z a n a l e a c i o n e s d e
T i t a n i o
E l p o l i e t i l e n o d e a l t a d e n s i d a d es l a m e j o r a p c i b n e n l a s
s u p e r f i c i e s a r t i c u l a r e s d e l a t i b i a . E l c o n t a c t o metal-plastic0 p r o d u c e
poca f t - i c c i b n d u r a n t e e l d e s l i z a m i e n t o y p o r t a n t o b u e n a d u r a b i l i d a d .
Usar un metal como r e t & n d e l p u l i e t i l e n o ayuda a m i n i m i z a r l a s
d e f o r m a c i o n e s d e l material y pet-mite u n a m e j o r f i j a c i b n a l c e m e n t o . E l uso
d e u n v a s t a ~ a m o d u l a r - r e s i s t i r - 6 los e s f u e r z o s q e n e t - a d o s d u r a n t e l a
p o s t u v a estos vAstaqos s o n metalicos en 5ict c o m p o s i c i 6 n u t i l i z a n d o e l
mismo material q u e e l c o m p o n e n t e femoral.
La f i j a c i b n d e l i m p l a n t e a l h u e s o m e d i a n t e e l uso d e
c e m e n t o palimetilmetacrilato , crea u n a b u e n a i n t e t - f a s e .
II.IV.IV METODOS DE FlJAClON
A d i c i o n a l m e n t e a t o d a s l a s c o n s i d e r a c i o n e s q u e d e b e n
e f e c t u a r s e pat-a l a s e l e c c i b n d e u n d i s e f i o , se d e b e t e n e t - e n c u e n t a l a
f i j a c i b n e n t r e e l i m p l a n t e y e l h u e s o t - e c e p t o t - ; e x i s t e n d i v e r s o s m e d i o s d e
f i j a c i b n , t a l e s como el uso d e cemento polimetilmetacrilato. e l
d e s a r r o l l o o5eo d e n t r o de l a c a v i d a d porosa d e l i m p l a n t e : o b i e n e l usa d e
i m p l a n t e s a p r e s i b n .
A c t u a l m e n t e las t b c n i c a s d e c e m e n t a d o se h a n d e s a r r o l l a d o
t a n t o q u e h a n m i n i m i z a d o l a i n c i d e n c i a d e r e c h a z o s . D e i q u a l m a n e r a ha
s u c e d i d o c o n l o s d i s e f i o s a p r e s i b n . S i n embat-qo son mas u t i l i z a d o s los d e
r e c u b r i m i e n t o pot-oso. M u c h o s c i r u j a n o s a p t a n pot- u n a f i j a c i b n h í b r i d a . e5
d e c i r c e m e n t a n e l c o m p a r t i m i e n t o t i b i a l y e l femoral l a c o l o c a n a p r e s i b n
o s i m p l e m e n t e no l o c e m e n t a n . E l r e c u b r i m i e n t o por-oso es muy u s a d o e n e n
u n a s u s t i t u c i b n s e c u n d a t - i a ya q u e evita u n a nueva r e s e c c i 6 n used.
II.IV.V NORMALIZACION
Ea normalizacidn. consiste en la elaboracidn de
especificaciones tecnicas que definan las características exiuidas a un
producto o a un servicio. tales como nivel de calidad o de comportamiento, sequt-idad. dimensiones. &c. pudiendo incluir exiqencia5 relativa5 a fa
terminolosid. los símbolos. los ensayos y su5 metodos. el embalaje &C. Tienen como objeto el beneficio cktimo para la comunidad y han de estar aprobadas por un or-qanismo a nivel reqional. nacional o internacional.
Estas especificaciones t&cnicas constituyen las narmas.
La aplicacidn de una norma representa: a) Un patron de calidad de los productos y una qarantía de los mi smo5
b) Una reduccidn de los tiempos de fabricacidn. c) Mayor facilidad para la viailancia de los productos o
servicios de los que depende la salud a5i coma la sequt-idad de los usuat- io5.
dl La5 norma~i constituyen un INSTRUMENTO DE AHORRO DE TIEMPB Y
DINERO PARA LAS EMPRESAS Y PARA EL PAIS, Y UN FACTOR DE PROTECCION E
INFORMACION PARA LOS CONSUMIDORES.
La orqanizacic5n Internacional de Normalizacic5n. ISC). se
cr-ea en 15’26. y a ella se encuntran afiliadas las entidades de acuerdo a
los diferentes campos de la ciencia y tecnoloqía.. Como todos los comites tecnicos de la ISO, el de implantes
puirúrqicos funciona sobre la ba5e del consenso entre los paises participantes. Dicha comite 5e divide en qr-upos de trabajo para el
desarrolla ma5 eficiente de su5 actividades. En la actualidad funcionan los siquientes:
NORMASNACIONALESEXISTENTES
NOMBRE SECRETARIA
GT 1
SC 1
GTZ
fT2
GTri
SCZ
GT1
GT2
GT3
SC3
GE 1
GE2
GE2
GTZ
GE 1
GE2
GE3
GTZ
GE4
TERMINOLOGIA
IMPLANTES ORTOPEDICOS
MATERIALES
OSTEOSINTESIS
PROTESIS DE HUESOS Y ARTICULACIONES
IMPLANTES CARDIOVASCULARES
VALVULAS CARDIACAS
MARCAPASOS
PROTESIS VASCULARES
IMPLANTES NEUROQUIRURGICOS
EIIOCOMFATIBILIDAD
MATERIALES PLASTICOS
METALES
DISPOSITIVOS ELECTRONICOS
NEUROESTIMULADORES
ELECTRODOS
ESTIMULADORES DE QRGANOS
DISPOSITIVOS WIRURGICOS
SUTURAS
I NGLATERRFl < SB I 1
ALEMANIA (DIN)
E. U. A. (ANSI 1
FRANC I A ( ANFOR 1
I NGLATERRA ( SEI I ) E. Is. A. (ANSI)
E. u. A. (ANSI 1
E. u. A. (ANSI 1
E. U. A. (ANSI 1
E. U. A. (ANSI 1
E. U. A. (ANSI 1
E. u. A. (ANSI 1
E.U.A. (ANSI 1
E. U. A. (ANSI 1
E. U. A. (ANSI 1
E. u. A. (ANSI 1
E. U. h. (ANSI 1
INGLATERRA (SEI)
E. U. A. (ANSI 1
Existe un camit& especifico para la revisidn y creacidn de las
normas relacionadas a los implantes quir-úrqicos. Bste es el Comite TBcnico TC 1st:) y los paises participantes son:
*** ***
*** ***
**S
*S*
S**
***
PAIS
ALEMAN I A AUSTRBLIA
AUSTEI A BELL I CA
CANADA
I3 I NAMAECA
ESTADOS U.
FINLANDIA
FRANC I A
INGLATERRA
JAPON
SUEC I A SUIZA
ENTII3AD OFICIAL
D. I.N.
S. A. A. o. P. P. I.B.N.
c. s. A. D. S. A.
A.N.S.I. A.S.T.M.
s. s. A. N. F. O. R.
B.S. I.
J. I.S.C.
S.P.R. I.
S. N. V A. O.
S t * Paises en 1 0 5 que ademas existen normas para los implantes
que son mas especif-icas y restrictivas.
En la tabla A. se muestran las normas nacionales existentes en
determinados paises.
Resulta imer-ativo a'ñadit- que existe un vealamenta leqislativo en
cuanto a la normalizacidn donde podemos remarcar el resúmen de las
si~uientes articulas:
ARTICULO PRIMERO. El material ddico ortop&dico estar-& baja
visilancia Y control sanitario .
ARTICULO SEGUNDO El material debera cumplir con lo5 requisitos tecnicos establecidos pot- la IS0
ARTICULO SEFTIMU
iv) En los implantes habrAn de efectuarse pruebas y controles d-
calidad fisicos, quimicos. biolbqicos y mecAnicos.
V I Las controles mi nimos a realizar sabre los elementos terminadas: Macro y microestructura del material Composicidn atrimica
Determinacibn fisica
En5ayos MecAnicos Ensayos de corrosicin Acciones electroliticas Control de flujo de polimeros Control de inmersidn total Ccrntrol de toxicidad C o n t r o l y test de alerqia
Controles finales de dimensibn y calibracibn.
. "
.... . . _ "
. . . . . 3 . "" - ..
1I.V CLASIFICACION DE PROTESIS.
La cla5ificacibn de la5 protesis puede realizarse pot-
diferentes criterios:
De acuerdo a la porcibn reemplazada: a 3 UNICOMPARTAMENTALES.
b3 B I COMPARTAMENTALES.
c3 T R I COMPARTAMENTALES.
Que de acuerdo al qrado de esfuerzo mecanico
(constrefiimiento) se clasifican en: 1 3 NO CONSTRERIDA.
2 3 SEMI CONSTRERI DA.
3 3 TOTALMENTE CONSTRERIDA.
De acuerdo al tipo de fijacidn: a 3 CEMENTADAS
b3 CON REVESTIMIENTO POROSO (pot-tt5 coated) C3 A PRESION (pt-ess-f i t 1
II.V.1 UNICOMPARTAMENTALES.
€5te tipo de implante e5 utilizado para el reemplazo de las
superficies articulares (yuxtapuestas) de la tibia o el femur. o bien el
compartimiento medial o lateral de la rodilla. €1 compartimiento opuesto o
el compartimiento patelofemoral permanecen intactos. Este tipo de implante son no constt-efiidos. Actualmente Bste tipo de protesis se usa en un 1 0 % del
total de las ciruqias de sustitucibn de la rodilla. Una artraplastia unicompartamental no e5 recomendada para
pacientes con padecimientos tales como la artritis t-eumatoide la hemofilia. V a que la deqeneracibn de la articulacidn involucra a todos los
compartimientos. Sin embarqo han sido exitosas en pacientes que padecen osteoartritis confinada en un solo compartimiento.
La mayoria d e l o s disef5os unicompat-tamentales incorporan
encapsulacibn metalica en e l componente t i b i a l y par l o qenet-al estan
provistas d e u n recubrimiento poroso tanto pat-a lo5 componentes femoral
como t i b i a l .
Ejemplos de B s t e t i p o de prx5tesis:
UMNIFIT
ROBERT ERXGHAM
MILLER-GALANTE.
II.V.II BICOMPARTAMENTALES
E s t e t i p o de disef5o pertenece a l a primera qeneracibn d e
implates d e rodilla. actualmente se han descartado. Su diseEo esta creado
para s u s t i t u i r l a s s u p e r f i c i e s a r t i c u l a r e s d e la t i b i a y e l +&mur a s i coma
los compartirnientos l a t e r a l e s y mediales m No consideran e l revestimiento
d e la articulacibn patelofemoral.
1I.V.III TRICOMPARTAMENTALES.
La mayoria de lo5 implantes que se usan actualmente
pertenecen a l t i p o tricompartamental. Estos implante5 no s o l o reemplazan
las superficies art iculares del + & m u r o l a t i b i a : S i no tamhien lüs
compartimientos medial y l a t e r a l y proveen el revestimiento de l a
articulacion patelofemaral.
Este aran ut-upo d e dirsef5os puede ser c l a s i f i c a d o en tres
c l a s e s d e acuerda a l grado d e esfuerzo mecAnico que otorqan: NO
CONSTRERIDA, SEMICONSTRERIDA Y TOTALMENTE CONSTRERIDA : &hora b i e n de
a l q u n a far-ma 5u d i v i s i b n e5 imprecisa y es c a u s a d e arandes d e b a t e s entre
l a s autoridades ortop&dicas.
NO CONSTRERI DAS:
Presentan un minima qt-ado de esfuerzo mecanica. en uno
a mas de los ejes del movimiento. Las prdtesis de B5ta cateqoria dependen enormemente de la inteqridad de los tejidos blandos para proveer a la
articulación de una estabilidad. f o r lo tanto cuando son usadas en
rodillas con una deformidad sisnificativa es necesario loquat- l a
estabilidad articular restaurando adecuadamente la alineacidn del miembro.
SEMICONSTRERIDAS: La mayoria de las p6tesis caen dentra de ésta
cateqoria. Tanto el disefío coma los liqamentas jueqan un papel impartante.
va que la unidn de &stos dot-qa la estabilidad articular. Las cantractut-as. las deformidades de 105 miembros 5 o n correqidas por- el
cit-ujano mediante tecnicas quirurqicas fmicrociruqia) Y pot- tanto l a pt-Cltesis Etn si no infiere tanta en la estabilidad.
Ejemplos de Bste tipo de pratesis son: MILLER - GALANTE I1 INSALL - BUESTEIN I1 GENES1 S
TOTALMENTE CONSTRERIDA
Pertenecen a las disefías que incluyen bisaqras , charnelas o esferas rotantes. El termino TOTALMENTE CONSTRERIDA se r - d i e r e
a las p t - d t e s i s que son capaces de dar movimiento en un solo plana
Estos diseFíos permiten la flexidn y extensidn. La rotacidn es minima, la aducci6n-abduccidn estan limitadas. Se qenevan arandes esfuerzos en las intet-fases hueso-cemento provocando cizalfamiento. Este tipo de prbtesis se usa en pacientes que presentan deformidades e inestabilidades demasiado
considerables en sus rodillas, loqran una recuperacibn total de la
deformidad pero sus movimietos estan limitados. Ejemplos de ellas:
NCJILES KINEMATIC I1 LACEY
Es sumamente importante destacar Que el qt-ado be la
deformacibn de la articulacidn, el estado de los liqamentos y la habilidad del cirujano ortopedista dictaminaran el tipo de pt-dtesis por usat-.
No existen critefios definidos.
I11 PRINCIPALES TECNICAS QUIRURGICAS
A continuacidn se presenta la tkcnica quirurqica del modelo mas
representativo a cada cateqoria, este modelo ha sido seleccionada pat- el alto arado de sati5faccibn en su5 resultados. Sin embar-qo en cada
cateqoria existen una qran diversidad de diseKos.
El procedimiento pat-a loqfar la exposicibn de la articulacidn es
qeneral para todas la5 t8cnicas. por IC? requlat- se aplica un torniquete
pneumatico z-t-a loqrar la hemostasis.
a) Se inicia con un cot-te lonqitudinal iniciando 7 . 5 cm. pat-
arriba de la p a t e l a , extendiendose sobre ella y terminado a l a altura d e l
borde medial de la tuterosidad de l a tibia.
b) Fosteviar a la incisidn de la piel y de la qrasa subcutiinea, se procede a la r-eseccibn del cuadriceps. actualmente dicho carte es
lateral corriendo pot- el vasto interno, con lo cual se evita e1 cot-te en el liqamenta rotciliano. permitiendo asi una rehabilitacidn mas rapida.
111.1. PROTESIS UNICOMPARTAMENTALES
111.1.1 OMNIFIT Este diseKo es desarrallado especifieamente para simular l a
qeometri a anteroposteriot- y mediolateral de la superficie oriqinal del
c d n d i lo femoral. Requiere d e m i nimas resecciones de hueso en l a
superficie t ibial. opuesta. E l componente femoral de Bste sistema
esta fabricado con una aleacibn de cobalto-cramo de a l t a r e s i s t e n c i a . La
articulacidn con el componente t i b i a l es mediante u n encapsulada de
p a l i e t i l e n o de a l t a densidad. ambos componentes C t i b i a l v femoral) son
d e recubrimiento poroso.
TECNICA:
A) Con la articulación totalmente extendida. se marcan las areas
mas anteriores del condilo femoral, con una s i e r r a o s c i l a t o r i a s e
reseccionan unas cuantos milimetros de l a pot-cion femoral d e t a l forma que
pueda colocarse l a quia de t-eseccidn femoral.
€3) La quia d e t-eseccidn debe alinearse con l a s marcas. y se
procede a perforar en las cavidades indicadas por l a quia.
C) Con l a s i e r r a . se resecciona la porción posterior del c6ndilo
femoral. Se deber& marcar (con azul de metilenoi e l punto donde se
intersectan el surco de resección de la Quia y e l borde del cóndilo
femoral posterior fvaqmentado. &Sta marca i d e n t i f i c a e l luqat- donde
se ranur-at-A para colocar la aleta onstet-ior del componente femoral.
Dl Se flexiona la r o d i l l a a lri00 aproximadamente y se c o l o c a el
componente femot-al, que debe set- insertado fAcilmente y los contornos
d e la prótesis d e prueba deben embonar perfectamente con l a superficie bsea.
E) Se Race una pet-foracibn de 118 de i n . en e l surco del
componente femoral. dicha perforacibn ayudara a la alineacibn del
componente t i b i a l .
FI Dejando e l componente +emoral en s u luqar a f lexione la
r o d i l l a a 900. y 5e coloca la quia de a l i n e a c i d n t i b i a l . Se conecta la barra
de c a l i b r a c i d n t i b i a l a l componente. La quia de a l i n e a c i b n t i b i a l debe
estar paralela a1 eje lonqitudinal de la t i b i a y alineada al s e q u n d o dedo
del pie. la barra de calibración debe f o r m a t - un anpulo de 900 con l a
s u ~ e r f i c i e de corte d e la quia de t-eseccibn.
G) Se t-esecciona la porcidn tibial cat-respondiente Y 5e coloca
e l campcsnente t i b i a l d e prueba. y se hacen l a s perforaciones indicadas.
HI Se selecciona el componente d e p o l i e t i l e n o que dent;-& embctnar-
can el comaonente t i b i a l . s e Race l a prueba de balanceo d f lexión y
extensión 1 d e la t-odiila.
I ) Se realiza ell intercambia d e componentes. las de pt-iteba pur
l o s d e f i n i t i v a s .
I
F 1
1
111.11
111.11.1
PROTESIS TRICOMPARTAMENTALES
SEMICONSTREFWAS
En este tipo de di5eFios infiere el estado de los
liqamentas cruzados posteriores Y la estabilidad con la que proveen a la articulacidn tanta en el caso de la Miller Galante I I como en la Genesis &stas se conservan v en el ca5o de Insall Burstein I f 5015
sustituidas.
MILLER GALLANTE I
Los componentes femorales de Bste disef5o estan fabricadas
medianee una aleacibn de titania. El componente tibial consiste en una supet-ficie modular de palietileno que se ensabrnla sabre una base de
titania. Y el camponente patelav es de palietileno.
TECNICA:
Se expone l a auticufacibn mediante la tecnica cleneral
Er) Se inserta la quia de alineacidn intramedulau pasando pat- el
canal medula- hasta que el tope de la quia embone con las suPet-
ficies de las cbndilas.
Cl Se mantiene una correcta alineacidn colocando la Quia paralela a las condilos posteriores y +ijAndola por medio de
los clavas de sost6.n.
F)) Se caloca la quia de carte femaral c(pat-ci6n anterior) sobre
la quia de alineacidn. Se vesecciona el candila anteuiot-. Se r e t i r a la quia de corte
E) í3hot-a SE coloca la quia de corte distal del femur. fijAndola
mediante pivotes. Se r e t i r a la quia intramedular.
F) Se resecciona la porcidn d i s t a l del f e m u r .
GI Se r e t i r a la quia de corte d i s t a l y mediante la q u i a de
calibracidn se i d e n t i f i c a l a medida del componente femoral.
H. I . 95 Se calcica l a Quia para 105 cortes A-P de los condifos
y se reseccionan. 1 1 Poster iot-
2 ) ]Bis&l
3) Anterior
4) Bisel
K ) Se i n i c i a l a preparacibn del del componente t i b i a l .
L) Se v e r i f i c a la alineacidn (externa 1
M) La Quia de afineaci6n provee l a s marcas Dara los silts-cos.
de l a t i b i a .
N) Se coloca el componente t i b i a l .
Of Se ensambla e l componente t i b i a l de poliet i leno y se v e r i f i c a
alineacidn y balanceo (f lexibn y extensidn)
Q ) Se hacen las perforaciones patelares para e l e n s a b l e del
componente. nuevamente se verif ica estabil idad.
J'
r
C
GENESIS
Los componentes femorales estan fabricados mediante una aleacibn
de cobalto cromo ( ASTM F 75 > y 10s componentes patelares de una
aleacidn de t i t a n i a C & AI-4V 1. los componentes patelares as¡ como la
pot-cibn de inter*ase #mur-tibia estan fabricados con p a l i e t i l e n o de
a l t a densidad ASTM F 648 >
INSALL BURSTEIN II
Loqra la estabilizacibn posterior de l a r o d i l l a .
111.11.11 TOTALMENTE CONSTRERIDAS
Este tipo de prdtesis son disefío5 del t i p o de vAstaqo
presentando u n a l t o qrado de esfuerzo mecAnica en uno ti ma5 de los planets
del movimienta: Permiten la f lexibn Y extensidin. restrinqen la adctccidn Y
atiduccidn. Como reqla qener-al. &ste tipa d e protesis esta reservada a
rod¡ 1 las que presentan qrandes nerdidas de hueso. 1 iqamentos totalmentr-e
flAicidos f tanto las laterales como l o s cruzados >. problemas de
a s t e o a r t r i t i s y reumatismo.
KINEMATIC II
Este diseKo consiste e n u n larqo vgstaqo de cobalto-cromo para
e l componente femoral que se interfasa al componente t i b i a l mediante can
e j e metalico. Cajineter; de poliet i lena previenen e1 contacto entre e l e j e
metalico y e l componente femoral y representan e l mgximo soporte de carqas
del implante. E l componente de soporte t ibial esta provista d e u n vAstaqc?
que sobresale d e l coj inete con d i c h o dispositivo se t-estrinqe la rotacidn
Pasee t a m b i e n un cojinete d e polietileno q u e funciona como tope. e l c u a l
amortiacta impactos e:-:cesivos durante la extensidn tata1 Y mantiene e l e j e
metAlica en la posicibn correcta. El componente patelar- es de paliet i leno.
TECN I CA :
Se loqr-a la exposicibn de la articulacidn mediante l a t&cnica
qeneral.
A) Se coloca la quia d e alineacibn femoral intt-amedular). e l
manubt-io d e alineacidn deber& colacarse perpedicular a l e j e
mecanico d e l femur. y ajustar la quia d e corte can los torf l i l l05
d e sosten.
B) Se reseccionan lo5 cbndilos.
C ) Se coloca la quia de alineacibn de l a t i b i a . extt-amedulat- y
se t-esecciana la superficie de l a t i b i a
Dl Se prepara l a s u p e r f i c i e d e l a t i b i a para r e c i b i t - e l p l a t i l l o
t i b i a l , y se perfora para recibir el v a s t a q o t i b i a l .
E) Se coloca e l componete femoral y se hacen l a s perforaciones
par la5 q u e pa5arBn 10s pivotes que f i j a n l a bisaqra Gel
componente t i b i a l .
F) Se colocan los componentes de prueba, y se v e r i f i c a
alineacion. f l e x i t i n y extensidn.
G ) Se intercambian componentes de prueba por componentes
definitivwz.
I
1 I '
""_ ""_
c
""-"
F
- \
IV. CONCLUSION
Como hemos visto. la articulaci6n de la rodilla resulta set- fa
mas complicada del c~terpo humano. el diseEitl de una pr6tesir; deber-i tenet- en consideracitjn que su funcionamiento esta intimamente relacionado con toda la anatomia osea. la actividad muscular inteqrada. el funcionamiento
y estado de las estructuras li~amentosas. y ademas de las condiciones natoltjqicas del paciente.
Dado a que con frecuencia las superficies articulares de la
prtjtesis estarAn expuestas a presiones y deformaciones. deber-An cumplir con controles de calidad en cuanto a la resistencia de los materiales Y a
su compatibilidad.
No debemos perder de vista que no cualquier padecimiento en fa
articulacibn n o s llevara a u n a sustitucion to ta l de t-odilla. 1 0 5 Cas05
ma5 frecuentes son: ARTRITIS QUE AFECTA LA RODILLA.
OSTEOAETRITIS DE LA RODILLA.
R@DILLA ARQUEADA.
Cuando se presentan esquinces. padecimientos en los meniscos o
lusaciones. existen otros procedimientos para correqirlos. como e5 el caso de la artraplastia.
En cuanto a la mecinica de la rodilla. no debemos olvidar que su
movimiento no es tan simple como el de una bisaqra. si no que por- el
contt-ario. posee una serie de movimientos extremadamente complejos. ya que
562 desarrollan en variables eje5 y en tres planos diferentes. EP movimienta es de conduccion Zi@gamentosa, los lisamentos laterales y Ct-Ltzacios
forman dos pares. uno para cada cdndilo: a) El lisamentu lateral externa y el cruzada anteriar para pi
- d n d i lo externo.
Fur otra pat-te lo5 liqamentos cruzadas. pot- si solos. asepuran la union entre el +&mur Y la tibia. En Bste concepto radica l a IMFOETANZIA DEL
ESTADO DE LOS LIGAMENTOS. ya QLW Blfios proveen la estabilidad en la
articulacibn. y en caso de set- sacrificados la prbtesis debe suplit- completamente dicha estabilidad.
En resumen, la pratesis debe cumplir- con t res tbpiccrs
fundamentales: A ) ASEGURAR LA ESTABILIDAD
BS FAVORECER EL MOVIMIENTO
CS TRANSMITIR CARGAS
Los componentes deberAn e5tar diseKados para p e r m i t i r
la cat-qa. el deslizamiento Y la t-otacidn entre la5 extremos 6seos
y deberAn realizarse en cualquiera de la5 posicioner; de de la articulacidn Con lo cual para permitir el deslizamiento. 5er-An necesat-ids dos
superficies planas. Para favorecer la rotacidn , una de ella5 debt-& tener un cantorna esferico.
Y para 1s. tvansmisibn de carqas hav que datar al platilla tibial de una superficie apta para aumentar el afea de aplicacidn de cat-qas y disminuit- lo5 esSuerz05. para lo cual se utiliza un vAstaqo no cilindrico, mediante el cual las fuet-zas de cizallamiento se transforman en fuerzas de camp*-esion.
El medio de anclaje de la protesis al hueso, es un punta que tampoco 5e
debe perder de vista pot- ello se debe considerat- el uso de cemento
acfilico o bien materiales de recubrimienta Porosa, como es el caso del i itania. -
En conclusidn:
l i Las componentes debet-An favorecer- l o s movimientos normales D
l o ma5 cercano a bstos. e n l o s tres planos del movimiento de l a
r o d i l l a , e s t o es f l e x i 6 n - extenrsibn. abduccibn - aducci6n y t-otaci6n
D e b e r a n praveet- un cambiante centt-o de t-otaci6n . cmmo e l de l a
t-odi 1 la normal.
Esto 5e loqva ca.formando la pt-otesis con l a s c~irvatura5 candilares
normales de una r o d i l l a sana.
2 ) Estar& construida con materiales aceptables en 5u resistencia Y
compatibilidad
31 E l di5;eFio debet-i evitar arandes resecciones de hueso
4i A ser posible conservari los lisamentos cruzados y l a t e r a l e s .
D e otra manet-a deberi Poseer un mecanismo especial para
e s t a b i l i z a r l a a r t i c u l a c i 6 n .
5) Debet-& cumplir- con l a s normas especificadas tmr l a IS0
Macro y microestructura del material, composicic5n ciriimica
Ensayos Meciinicos
Ensayas de corvosibn
Control de toxicidad
Control Y t e s t d e alet-aia
Controles f inales de dimensidn Y calibracidn. etc.
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