Simulación Mediante Elemento Finito de Sistemas Intramedulares Telescópicos para Rehabilitación de Pacientes con Osteogénesis Imperfecta / Simulation by Finite Element Method of Intramedullary Telescopic Systems for Rehabilitation of Patients with Osteogenesis Imperfecta

Resumen En el trabajo se plantea el análisis de diferentes geometrías para un dispositivo intramedular, las cuales ayudan a reducir y evitar la migración, deformación y rotura del implante en tejido óseo afectado con Osteogénesis Imperfecta (OI). Se realizaron diseños en CAD de diferentes prototipos, donde se analizan las propiedades mecánicas en el alma del dispositivo, así como en las roscas distal y proximal de los implantes macho y hembra. Asimismo, se obtuvieron modelos 3D de huesos de un infante afectado con OI para realizar simulaciones mediante elemento finito de la interacción entre el hueso y el dispositivo intramedular. Los resultados muestran que los prototipos propuestos disminuyen la deformación del dispositivo, así como el aumento en la rigidez de la relación hueso-prótesis. Asimismo, las roscas generaron un menor esfuerzo en la unión con el hueso, lo que prevé un menor daño al tejido óseo. El trabajo se limitó al análisis numérico del rediseño de implantes telescópicos intramedulares para afectados con OI. Concluyendo que la geometría semicircular 3/4 de caña, otorga un óptimo resultado en las pruebas realizadas, al tiempo que las roscas ACME proveen una mejor sujeción en las epífisis distal y proximal de los huesos largos.

Abstract In this work we propose the analysis of different geometries for an intramedullary device, which help to reduce and avoid the migration, deformation and rupture of the implant in bone tissue affected with Osteogenesis Imperfecta (OI). Designs of different prototypes were made in CAD, where the mechanical properties in the device's soul are analyzed, as well as in the distal and proximal threads of the male and female implants. Likewise, 3D bone models of an affected infant with OI were obtained to perform finite element simulations of the interaction between the bone and the intramedullary device. The results show that the prototypes proposed decrease the strain of the device, as well as the increase in the stiffnes of the bone-prosthesis relationship. Also, the threads generated less stress in the union with the bone, which provides less damage to the bone tissue. The work was limited to the numerical analysis of the redesign of intramedullary telescopic implants for patients with OI. Concluding that the semicircular geometry 3/4 of cane, gives an optimal result in the tests carried out, while the ACME threads provide a better subjection in the distal and proximal epiphyses of the long bones.

Análisis morfométrico de hepatoesteatosis microvesicular alcohólica de ratas / Morphometric analysis of alcoholic microvesicular hepatic steatosis in rats

Un total de 24 ratas hembras de 4 meses de vida con peso aproximado de 250 gramos fueron divididas en dos grupos de animales rotulados como A y B. El grupo A se mantuvo con pellet y agua ad libitum sirviendo como controles mientras que el grupo B conservaba el pellet y recibía una solución de alcohol 40% disuelto en agua lo cual derivó en una esteatosis alcohólica multivesicular. Ambos grupos se mantuvieron en estas condiciones por 60 días. Posteriormente las ratas fueron sacrificadas y se extrajeron muestras tanto de hígado normal-control como de hígado graso para enseguida ser procesadas para microscopía electrónica de transmisión. De hepatocitos normales y esteatósicos se obtuvieron microfotografías electrónicas de transmisión con aumentos finales de 9.500X, las cuales fueron sometidas a estudios morfométricos para determinar fracciones volumétricas de los siguientes componentes celulares: Retículo endoplasmático rugoso, mitocondrias, inclusiones lipídicas y de glicógeno, eu y heterocromatina. De igual manera se cuantificaron las áreas celulares y nucleares. Del análisis de los resultados entre hepatocitos normales y alcohólicos se visualiza que existen notables diferencias en todos los componentes celulares cuantificados. Se concluye que los efectos de la ingesta diaria de alcohol provoca en los hepatocitos una esteatosis microvesicular que genera una drástica transformación en su ultraestructura y en su morfología, situación que se traduciría, por ende, en una variación funcional, representando de esta manera el efecto que esta droga provoca en los hepatocitos.

A total of 24 female rats, aged 4 months and weighing approximately 250 g, were divided into two groups, called A and B. The group A animals were kept on pellets and water ad libitum and served as controls, while group B animals were fed pellets and given a solution of 40% alcohol dissolved in water, leading to alcoholic multivesicular steatosis. Both groups were kept under these conditions for 60 days. The rats were then euthanized and samples of normal-control and fatty liver were taken and processed for examination by transmission electron microscope. Transmission electron microscope microphotographs of normal and steatotic hepatocytes were obtained with final magnification of 9,500 X. They were subjected to morphometric studies to determine the volumetric fractions of the following cell components: Rough Endoplasmic Reticulum, mitochondria, lipid and glycogen inclusions, and eu- and heterochromatin. In addition, the cell and nucleus areas were quantified and the nucleo cytoplasmic ratio of each cell type was determined. Analysis of the results between normal and alcoholic hepatocytes shows that noticeable differences exist in all the cell components quantified. It is concluded that the effects of the daily consumption of alcohol provoke microvesicular steatosis in the hepatocytes, generating a drastic transformation of their ultrastructure and morphology. This finally leads to functional variations, representing the effects produced by this drug in the hepatocytes.

Efecto de estimulaciones infrarrojas sobre hepatoesteatosis microvesicular alcohólica de ratas / Infrared laser effect on alcoholic rat hepatic microvesicular steatosis

24 ratas hembras de 4 meses de vida con peso aproximado de 250 gramos fueron divididas en dos grupos de animales, A y B. Ambos grupos se mantuvieron con pellet y solución de alcohol 40% durante 60 días generándoseles una hepatoesteatosis microvesicular. Los hígados de los animales pertenecientes al grupo B fueron estimulados con láser infrarrojo 6 J/cm2 durante 15 días consecutivos. Posteriormente, las ratas fueron sacrificadas y se extrajeron muestras de hígado y luego procesadas para microscopía electrónica de transmisión. De ambos tipos celulares se obtuvieron microfotografías electrónicas de transmisión con aumentos finales de 8.500 X, las cuales fueron sometidas a estudios morfométricos para determinar fracciones volumétricas de los siguientes componentes celulares: Retículo endoplasmático rugoso (RER), mitocondrias, inclusiones lipídicas y de glicógeno, eu y heterocromatina. De igual manera se cuantificaron las áreas celulares y nucleares. Del análisis de los resultados entre hepatocitos esteatósicos e irradiados se visualiza que existen diferencias en todos los componentes celulares cuantificados y se concluye que los efectos de la estimulación infrarroja con dosis de 6 J/cm2 provoca en los hepatocitos con esteatosis microvesicular transformación en su ultraestructura y en su morfología, fundamentalmente en la disminución acentuada de las infiltraciones lipídicas hasta en un 80% situación que se traduciría, en una variación funcional, representando de esta manera un efecto evidente que estas inducciones infrarrojas generan.

24 four-month-old female rats weighing approximately 250 grams were divided into two groups labeled A and B. Both groups were fed pellets and a 40% alcohol solution for 60 days, which caused a microvesicular hepatic steatosis. The livers of the animals in Group B were stimulated with 6 J/cm2 of infrared laser for 15 consecutive days. The rats were then sacrificed and samples of both steatosic liver and liver stimulated with infrared inductions were extracted for immediate processing via transmission electron microscopy.From both cell types transmission electron microphotographs were obtained at magnifications of 9500 X; these were subjected to morphometric studies to determine volumetric fractions of the following cell components: rough endoplasmic reticulum (RER), mitochondria, lipid and glycogen inclusions, euchromatin and heterochromatin. Likewise, cell and nuclear areas were quantified. Analysis of the results between steatosic and radiated hepatocytes revealed notable differences in all the cell components quantified. It is concluded that the effects of infrared stimulation with a dose of 6 J/cm2 brings about in the steatosic hepatocytes a microvesicular transformation in their ultrastructure and morphology, fundamentally in the considerable decrease in lipid infiltrations to 80%, which ultimately translates into a functional variation, thus representing an obvious impact produced by these infrared inductions.

Persistencia de los efectos del láser infrarrojo 6 J/cm² en hepatocitos de rata / Persistence of the effects of 6 J/cm2 infrared laser in rat hepatocytes

Hígados de ratas Sprague Dawley fueron irradiados con dosis diarias de 6 J/cm2 emitida por el láser AsGa equivalente a 904 nm durante 15 días De estos animales previamente anestesiados fueron sacrificados transcurridos 5, 10, 30, 45 y 60 días post irradiación para posteriormente obtener quirúrgicamente muestras de hígado y ser procesadas para microscopía electrónica de transmisión, aplicando técnicas morfométricas utilizando aumentos de 8.500 X con especial énfasis en cuantificar fracciones volumétricas de componentes celulares con el objetivo de precisar la duración de las estimulaciones infrarrojas. El análisis de los resultados entre hepatocitos controles e irradiados con dosis de 6 J/cm2 y tiempo de estimulación infrarroja revela que existen marcadas diferencias entre las fracciones volumétricas de componentes celulares determinantes de funcionalidad celular e involucrados en síntesis proteica, cuantificación que demuestra claramente que el efecto del láser infrarrojo persiste hasta los 30 días post estimulación, evidenciándose modificaciones de organelos que revelan alta funcionalidad, mientras que sobre este tiempo es observada una notable inhibición de dicha funcionalidad, concluyéndose entonces que los efectos de radiación infrarroja persisten en tiempos precisos provocando en los hepatocitos una drástica transformación en sus componentes y por ende en su funcionalidad. en estas células de elevado metabolismo.

Livers of Sprague Dawley rats were irradiated with daily doses of 6 J/cm2 emitted by a laser AsGa, equivalent to 904 nm during 15 days. Experiment animals were anaesthetised and killed after 5, 10, 30, 45 and 60 days post irradiation, in order to obtain samples of liver by surgery. These were processed for transmission electron microscopy, and morphometric techniques were applied using 8,500 X magnification with special emphasis on measuring the volumetric fractions of cell components in order to determine the duration of infrared stimulation. Analysis of the results between control hepatocytes and those irradiated with doses of 6 J/cm2 and by period after infra-red stimulation revealed the existence of marked differences between the volumetric fractions of cell components which determine cell function or are involved in protein synthesis. The measurements show clearly that the effect of the infrared laser persists up to 30 days post stimulation, with evidence of modifications of organelles revealing high functioning, while after 30 days a notable inhibition of this functioning is observed. It is therefore concluded that the effects of infrared radiation persist for precise times, provoking a drastic transformation in hepatocyte components, and thus the functioning of these high-metabolism cells.

Colistín en infecciones nosocomiales por bacilos gramnegativos pan-resistentes / Intravenous colistin in the treatment of infections due to pan-resistant Gram negative bacilli

La emergencia de bacilos gramnegativos pan-resistentes ha obligado a la reutilización progresiva de colistín. Objetivo: Describir la experiencia clínica con este compuesto. Metodología: Se efectuó un análisis retrospectivo de todos los tratamientos con colistín endovenoso administrados por más de 48 horas, analizando datos clínicos, microbiológicos, la respuesta terapéutica y evolución hasta el egreso. Resultados: Se aplicaron 24 tratamientos entre junio de 2005 y septiembre de 2006. Colistín endovenoso fue utilizado en eventos de neumonía asociada a VM (n = 10; 41,7 por ciento), colecciones o abscesos (12,5 por ciento), bacteriemias, neumonía no asociada a VM e infección urinaria (4,2 por ciento cada una, respectivamente). El tratamiento fue iniciado en promedio a 3,2 (± 2,85) días desde el diagnóstico de infección. Todos los pacientes tenían infecciones por Pseudomonas aeruginosa o Acinetobacter baumannii. Se evaluó la susceptibilidad por E-test en once aislados (CIM90 3,6 µg/mL, rango 0,38 a 4 µg/mL). Una cepa (9 por ciento) presentó resistencia. Se observó una respuesta favorable en 50 por cientoo de los casos (n = 12) con recaída en cinco de estos casos (41,7 por ciento). El único factor asociado a fracaso fue la presencia de neumonía (p = 0,04). Se observó erradicación en ocho casos (33,3 por ciento) y persistencia en once (45,8 por ciento). En cinco casos el resultado microbiológico no fue evaluable. Sobrevivió a la hospitalización 45,5 por ciento de los pacientes (n = 10). No se observó nefrotoxicidad. Conclusiones: Colistín endovenoso es un compuesto seguro para el tratamiento de infecciones por bacilos gramnegativos pan-resistentes. Sin embargo, su eficacia terapéutica es limitada, especialmente, entre aquellos pacientes tratados por neumonía.

Emergence of panresistant gram negative bacilli has lead to the progressive reintroduction of intravenous colistin. Aim: To describe the clinical experience observed with this compound. Methodology: A retrospective analysis was performed for all treatments lasting ≥ 48 hours. Medical records were analyzed to obtain clinical parameters and microbiological data, evaluate clinical response and evolution until discharge. Main results: 24 treatments lasting ≥ 48 hours were applied between June 2005 and September 2006. Intravenous colistin was indicated to treat cases of ventilator-associated (VA) pneumonia (n = 10; 41.7 percent), abscess or collections (12.5 percent), bloodstream infections, non-VA pneumonia or urinary tract infections (4.2 percent each one, respectively). Treatment was initiated on average at 3.2 days (± 2.85) from diagnosis of infection. All courses were microbiologically-guided, and involved P. aeruginosa or A. baumannii isolates. Susceptibility was evaluated by E-test in 11 isolates (MIC90 3.6 µg/mL, range 0.38 to 4 µg/mL). One isolate was resistant to colistin (9 percent). A favorable response was observed in 12 treatments (50 percent) with a relapse in 5 cases (41.7 percent). Being treated for pneumonia was the only factor associated to failure, (p = 0.04) Eradication was documented in 8 cases (33.3 percent) and persistence in 11 (45.8 percent). In 5 cases a microbiological follow-up was not available. Survival at time of discharge was 45.5 percent. (n = 10) None of the treatment courses was associated with nefrotoxicity. Conclusions: Intravenous colistin is a safe compound useful to treat various nosocomial infections due to pan-resistant gram negative bacilli. Nonetheless, its clinical efficacy is limited, especially among patients treated for nosocomial pneumonia.