Distribución de presión plantar en pacientes con amputación transtibial unilateral / Distribution de la pression plantaire chez les patients amputés trans-tibiaux unilatéraux / Distribution of plantar pressure in patients with unilateral transtibial amputation

Introducción: La prótesis es el método más utilizado para la rehabilitación del amputado. La adaptación protésica requiere conocer el comportamiento biomecánico del usuario de prótesis. Objetivo: Evaluar la distribución de presión plantar en pacientes con amputación transtibial unilateral y usuarios de prótesis. Métodos: Se realizó la medición de la distribución de presión plantar en bipedestación estática en amputados transtibiales. Se tomó como muestra siete hombres con amputación transtibial unilateral, usuarios de prótesis con suspensión por liner y pin, y pie en fibra de carbono de alta actividad. Se calculó presión máxima y mínima en las máscaras del pie. Se utilizó el análisis de varianza (ANOVA) para investigar la variabilidad de la presión en las diferentes regiones del pie. Resultados: Los datos obtenidos en las mediciones de las presiones de cada máscara presentan confiabilidad (cr< 10 por ciento). La distribución de la presión del pie fue significativamente diferente entre máscaras para el lado ipsolateral y el contralateral (presión máxima y media p< 0,001). La mayor presión del lado ipsolateral se presentó en la región 4; y la menor, en la 3, en ambos pies. La región posterior en ambos pies soportó mayor presión media y máxima que la anterior. En el lado ipsolateral hay mayor presión media y máxima en la región medial, en contraste con el lado contralateral que es en la región lateral. Conclusiones: Se presenta un patrón de distribución de la presión plantar en posición de bipedestación, con diferencias significativas entre ambos lados. La distribución de presión plantar para personas no amputadas propuesta en la literatura se ve alterada en los pacientes amputados(AU)

Introduction: The prosthesis is the most used method for rehabilitating the amputee. Prosthetic adaptation requires knowing the biomechanical behavior of prosthesis users. Objective: To evaluate the distribution of plantar pressure in patients with unilateral transtibial amputation and prosthesis users. Methods: Transtibial amputee plantar pressure distribution was measured in static standing. Seven men with unilateral transtibial amputation, who were prosthesis users with liner and pin suspension, foot in high activity carbon fiber were the sample. Maximum and minimum pressure were calculated in the foot masks. ANOVA analysis of variance was used to investigate the variability of pressure in different regions of the foot. Result: Data obtained from the pressure measurements of each mask show reliability (cr< 10 por ciento). The distribution of foot pressure was significantly different between masks for the ipsilateral side and the contralateral side (maximum and mean pressure p< 0.001). The highest pressure on the ipsilateral side occurred in region 4; and the lowest, in 3, on both feet. The posterior region on both feet supported higher mean and maximum pressure than the previous one. On the ipsilateral side, there is higher mean and maximum pressure in the medial region, in contrast to the contralateral side that is in the lateral region. Conclusion: A distribution pattern of the plantar pressure is present in the standing position, with significant differences between both sides. The distribution of plantar pressure for non-amputees as proposed in the literature is different in amputees(AU)

Introduction: La prothèse est la méthode la plus utilisée dans la réadaptation du patient amputé. L'adaptation prothétique exige la connaissance du comportement biomécanique de l'usager de la prothèse. Objectif: Le but de cet article est d'évaluer la distribution de la pression plantaire chez des patients amputés trans-tibiaux unilatéraux utilisant des prothèses. Méthodes: Une mesure de la distribution de la pression plantaire en bipédie statique a été effectuée chez des patients amputés trans-tibiaux. On a utilisé un échantillon de 7 hommes ayant subi une amputation trans-tibiale unilatérale, et utilisant des prothèses à gaine et verrou de suspension et pied tout usage en fibre de carbone. La pression maximale et la pression minimale des coquilles de pied ont été aussi mesurées. On a utilisé l'analyse de variances (ANOVA) pour examiner la variabilité de la pression dans différentes régions du pied. Résultats: Les données obtenues grâce à la mesure de la pression de chaque coquille sont très fiables (r< 10 pourcent). La distribution de la pression du pied a été significativement différente entre les coquilles du côté ipso-latéral et du côté controlatéral (pression maximale et moyenne p< 0.001). Dans tous les deux pieds, la pression la plus élevée du côté ipso-latéral a eu lieu dans la région 4, tandis que la moins élevée a eu lieu dans la région 3. La région postérieure de tous les deux pieds a supporté une pression moyenne et maximale plus élevée que la région antérieure. Au côté ipso-latéral, la pression moyenne et maximale a été plus élevée dans la région médiale, tandis qu'au côté controlatéral la pression moyenne et maximale a été plus élevée dans la région latérale. Conclusions: Le modèle de distribution de la pression plantaire en bipédie a montré des différences significatives dans tous les deux côtés. La distribution de la pression plantaire des personnes non amputées, proposée dans la littérature, est altérée chez les patients amputés(AU)

Estudio biomecánico hueso-implante DHS y fijador externo en la consolidación de la fractura de cadera / Étude biomécanique de la vis-plaque dynamique (DHS) et du fixateur externe dans la consolidation de la fracture de hanche / Biomechanical study of bone-DHS implant and external fixator in hip fracture

Objetivos: determinar el comportamiento biomecánico de los conjuntos placa Dinámic Hip Screw-hueso y fijador externo monolateral-hueso y la influencia de estos en la distribución del estado tensional, antes, durante y después de retirado el implante. Métodos: se realizó el estudio aplicando el método de los elementos finitos, se tuvo en cuenta la acción de los músculos y el peso corporal en la fase monopodal del ciclo de marcha, así como las propiedades anisotrópicas en el tejido cortical, e isotrópicas para la parte esponjosa del hueso. Se ejecutó un estudio comparativo del estado tensional del implante y su influencia en la variación del estado tensional-deformacional del hueso, durante el tiempo en que se mantiene el implante en este y luego de ser retirado Resultados: se obtuvo la variación porcentual de las zonas sometidas a tracción y compresión en el hueso sano durante el estado de carga correspondiente a la marcha monopodal, el valor de las tensiones actuantes en cada elemento de los implantes analizados durante la consolidación de la fractura, así como la influencia de estos en la distribución del estado tensional del hueso, durante su funcionamiento y después de retirado el implante. Conclusiones: en relación con el comportamiento mecánico del implante Dinámic Hip Screw y el fijador externo, la situación más desfavorable la presenta el primero, al mostrar tensiones por encima del límite elástico del material en el tornillo inferior de fijación al hueso. Se nota en ambos casos una ligera variación del estado tensional del hueso después de haberse colocado el implante. Al retirar los implantes se produjo una elevación de las tensiones de compresión en los bordes de los agujeros que fijaban uno y otro implante(AU)

Objective: to determine the biomechanical behavior of the bone-Dynamic Hip Screw plate and the bone- monolateral external fixator sets and their influence on the distribution of stress before, during and after the removal of implant. Methods: the study was based on the finite element model, taking into account the muscle actions and the body weight at the monopodal phase of the gait cycle as well as the anisotropic properties of the cortical tissue and the isotropic properties of the spongy part of the bone. A comparative study was also conducted on the stress condition of the implant and its influence over changes in the stress-deformation condition of the bone as long as the implant remains in the bone and after being removed. Results: the variation percentage of the areas under traction and compression in the healthy bone was estimated for the loading condition in the monopodal gait along with the acting stresses in each element of the implants analyzed during the consolidation of fracture and the their influence in the distribution of stresses in the bone during the functioning of implant and after its removal. Conclusions: regarding the mechanical behavior of the Dynamic Hip Screw implant and the external fixator, the most unfavorable situation was found in the first system since stresses were greater than the material's elastic limit in the lower fixation screw. A slight variation of the bone stress was noticed after placing the implant. When both implants were removed, there was a rise of compressive stresses at the borders of the holes they fixed(AU)

Objectif: le but de cette étude est de déterminer le comportement biomécanique de la vis-plaque dynamique (DHS) et du fixateur externe unilatéral, et l'influence de ceux-ci sur la distribution de la tension avant, pendant et après l'enlèvement de l'implant. Méthodes: une étude a été réalisée en utilisant la méthode des éléments finis. On a tenu compte de l'action des muscles et du poids corporel dans la phase d'appui de la marche, ainsi que des propriétés anisotropiques du tissu cortical et isotropiques du corps spongieux de l'os. Une étude comparative de la tension de l'implant et son influence sur la variation de tension et de déformation de l'os avant et après son enlèvement, est effectuée. Résultats: on a obtenu une variation des pourcentages entre les zones soumises à traction et celles soumises à compression de l'os sain au cours de l'état de charge correspondant à la phase d'appui de la marche; un taux des tensions agissant sur chaque élément des implants analysés pendant la consolidation de la fracture, ainsi que leur influence sur la distribution de l'état de tension de l'os au cours son fonctionnement et après l'enlèvement de l'implant. Conclusions: par rapport au comportement mécanique de la vis-plaque dynamique (DHS) et du fixateur externe, on peut conclure que la situation la plus défavorable est présentée par la DHS, dû à ses tensions surmontant la limite élastique du matériel de la vis inférieure de fixation à l'os. Dans tous les deux, on peut constater une légère variation de la tension de l'os après le placement de l'implant. Une fois que les implants sont enlevés, les tensions de compression sur les bords des trous de fixation s'élèvent(AU)

Empleo de elementos finitos en un estudio comparativo de dos sistemas de fijación interna para la fractura de cadera / Emploi des éléments finis dans une étude comparative de deux systèmes de fixation interne pour la fracture de hanche / Use of finite elements in a comparative study of two internal fixation systems for hip fractures

Introducción: existe una gran variedad de sistemas de fijación interna para el tratamiento de las fracturas, por lo que es común que un fijador pueda ser utilizado en diferentes fracturas. Esto trae consigo, que no se sepa con exactitud cuál de los sistemas de fijación interna tendrá mejor comportamiento desde el punto de vista del estado tensional. Objetivo: analizar mediante elementos finitos, el comportamiento de los dispositivos de fijación interna placa DHS y placa a compresión dinámica, utilizados en el tratamiento de las fracturas de cadera. Métodos: el modelo de fémur se obtuvo con autorización del reservorio de modelos óseos del cuerpo humano: The finite element meshes repository of the international society of biomechanics y luego, una tomografía axial computarizada. En los cálculos, se tuvieron en cuenta la acción muscular y el peso corporal en la fase monopodal del ciclo de la marcha, se determinó el estado tensional y el número de ciclos en que los sistemas de fijación interna causaron fallas por fatiga. Resultados: los resultados más desfavorables se encontraron en la placa a compresión dinámica angulada a 130º ya que se alcanzaron los valores de tensiones más altos y el número de ciclos más bajo. Conclusiones: la placa a compresión dinámica angulada a 130º sufre roturas con frecuencia, de ahí que es conveniente utilizar la placa DHS en el tratamiento de la fractura de cadera 31B2.1, siempre que sea posible desde el punto de vista clínico(AU)

Introduction: due to the wide variety of internal fixation systems for the treatment of fractures, it is common practice that the same fixator is used for various fracture types. As a result, it is difficult to tell which of the internal fixation systems will perform better in terms of tensional status. Objective: applying the finite-element method, analyze the behavior of the internal fixation devices DHS plate and dynamic compression plate, used in the treatment of hip fractures. Methods: the model femur was obtained with authorization by the human bone model repository (International Society of Biomechanics FiniteElement Mesh Repository), and studied by computerized axial tomography. Estimations took into account both muscle action and body weight in the monopodal phase of the gait cycle. Determination was made of the tensional status and the number of cycles undergoing fatigue failure. Results: the most unfavorable results corresponded to the 130º-angled dynamic compression plate, which exhibited the highest tension values and the smallest number of cycles. Conclusions: the 130º-angled dynamic compression plate frequently breaks. Hence the advisability of using the DHS plate in the treatment of 31B2.1 hip fractures whenever it is clinically possible(AU)

Introduction: Il y a plusieurs systèmes de fixation interne pour la traitement des fractures, c'est pourquoi l'utilisation de fixateurs est très fréquente. Cela provoque des doutes au moment de choisir le système de fixation interne le plus efficace du point de vue tensionnel. Objectif: Le but de cette étude est d'analyser au moyen des éléments finis le comportement des appareils de fixation interne, tels que la plaque DHS (Dynamic Hip Screw) et la plaque à compression dynamique, utilisés dans le traitement des fracture de hanche. Méthodes: Le modèle du fémur est obtenu sous l'autorisation du réservoir de modèles osseux du corps humain: The finite element meshes repository of the International Society of Biomechanics, et puis une tomographie axiale informatisée. Dans les estimations, l'action musculaire et le poids corporel sont tenus en considération dans la phase d'appui du cycle de la marche, et l'état de tension et le nombre de cycles provoquant l'échec à cause de la fatigue sont déterminés. Résultats: La plaque à compression dynamique sous angle de 130° a eu les résultats les plus défavorables, puisque les valeurs de tension ont été les plus hautes et le nombre de cycles le plus bas. Conclusions: La plaque à compression dynamique sous angle de 130° se brise fréquemment, c'est pourquoi la plaque DHS est conseillée, dès que possible, dans le traitement clinique de la fracture de hanche 31B2.1(AU)

Análisis de la funcionabilidad de prótesis ortopédicas transfemorales / Analysis of the functional qualities of trans-femoral orthopedic prostheses

Introducción: la funcionabilidad de los artificios protésicos de miembros inferiores suele expresarse en términos de relacionar sus beneficios operacionales con aquellas necesidades funcionales y de bienestar del amputado. Este bienestar se relaciona fundamentalmente con un mínimo gasto energético del paciente y con la ausencia de enfermedades en las articulaciones residuales y que se inducen por la prótesis durante el régimen de marcha. Objetivo: evaluar la funcionabilidad de prótesis transfemorales utilizadas en Cuba mediante la integración de los resultados del análisis cinemático de la marcha del amputado, combinados con análisis de mecánica de sólidos rígidos aplicando simulaciones numéricas. Métodos: el análisis de la marcha de 8 pacientes con amputaciones unilaterales transfemorales y 5 sujetos normales (control) se realizó mediante técnicas videográficas. Se efectuó la estimación dinámica de las fuerzas que actúan en los segmentos articulares y se determinaron las tensiones y deformaciones que sufren las zonas del muñón y de la articulación del tobillo mediante el método de los elementos finitos. Resultados: cambios significativos en la dinámica de los segmentos articulados del tobillo-rodilla y cadera se reflejan como el resultado de la asimetría de la marcha del miembro protésico y el sano. Tal desequilibrio sugiere ser una de las principales causas de las enfermedades degenerativas de la cadera observadas en este tipo de paciente. Conclusiones: el análisis de la funcionabilidad de los artificios protésicos transfemorales solo es posible mediante la integración de los métodos cinemáticos de caracterización de la marcha, métodos dinámicos que establezcan la posibilidad de replicar la actividad del miembro sano. Mediante este estudio fue posible además el estudio de la resistencia mecánica y se vincularon todos los resultados a la aparición de enfermedades tanto en el miembro intacto como en el residual

Introduction: the functional quality of the prosthetic devices of lower extremities is usually expressed in terms to relate the functional benefits to those functional needs and the wellbeing of the amputee. This wellbeing is related mainly to a minimal energetic output of patient and to the lack of diseases of residual joints induced by the prosthesis during the gait. Objective: to assess the functional qualities of trans-femoral prostheses used in Cuba by the integration of results of kinematics analysis of the gait of amputee, combined with mechanics analysis of rigid solids applying numerical simulations. Methods: the gait's analysis of 8 patients with trans-femoral unilateral amputations and 5 normal subjects (controls) was made by videographic techniques. The dynamics estimation of strengths acting on the articular segments was carried out and determination of strain and deformations suffering the stump zones and of the ankle joint by finite elements method. Results: the significant changes in the dynamics of ankle-knee-hip articulation segments are present as the result of gait asymmetry of the prosthetic limb and the healthy one. This imbalance may be one of the leading causes of degenerative diseases of hip observed in this type of patient. Conclusions: the analysis of functional qualities of trans-femoral prosthetic devices only is possible by means of the integration of cinematic methods of gait characterization, dynamic methods establishing the possibility to replicate to the activity of healthy limb. Using this study also it was possible the mechanical resistance study linking all results to the appearance of diseases of intact limb as well as the residual one

Inestabilidad patelofemoral / Patellofemoral instability

La inestabilidad patelofemoral es una de las enfermedades más frecuentes que afecta esta articulación, especialmente en los pacientes jóvenes. Por esta razón se realizó una revisión del tema con el objetivo de brindar un enfoque general que parte de las características anatómicas de esta articulación. Se muestran los elementos más importantes de la biomecánica conformada por geometría articular, alineación y comportamiento de ligamentos y músculos. Se muestran los signos radiológicos clásicos mediante el uso de la radiografía convencional, divididos en 4 grupos o modalidades según la clasificación de Dejour, además de la importancia de la tomografía axial computarizada y la resonancia magnética nuclear. Para concluir se mencionan algunas modalidades de tratamiento, comenzando por el conservador, y se analizan algunas modalidades de tratamiento quirúrgico y sus indicaciones, entre las que se encuentran la liberación del retináculo lateral, imbricación medial, realineación distal, plastia de la tróclea y traslado de la tuberosidad tibial hacia una zona más medial y anterior

Patellofemoral instability is one of the more frequent diseases affecting this joint, specially in young patients. Thus, a review on this subject was carried out to offer a general approach from the anatomical features of this joint. The more significant elements of the biomechanics are showed including the articular geometry, alignment and behavior of ligaments and muscles. The classic radiological signs are showed using the conventional X-rays divided into four groups or modalities according to the Dejour's classification as well as the significance of computerized axial tomography and the nuclear magnetic resonance. To conclude, some treatment modalities are mentioned including the conservative one and those of surgical treatment are analyzed as well as its indications including the lateral retinaculum release, the medial imbrication, the distal re-alignment, trochlea plastic surgery and movement of tibial tuberosity towards a more medial and anterior zone

L'instabilitÚ fÚmoro-patellaire est l'une des affections affectant le plus souvent cette articulation, spÚcialement chez les jeunes patients. À ce sujet, une rÚvision a ÚtÚ rÚalisÚe afin de donner une approche gÚnÚrale Ó partir des caractÚristiques anatomiques de cette articulation. Les ÚlÚments les plus importants de la biomÚcanique comprenant la gÚomÚtrie articulaire, l'alignement et le comportement des ligaments et muscles, sont montrÚs. Les signes radiologiques classiques sont Úgalement montrÚs, avec l'usage de la radiographie conventionnelle, et divisÚs en 4 groupes ou modalitÚs d'aprÞs la classification de Dejour; l'importance de la tomographie axiale informatisÚe et de la rÚsonance magnÚtique nuclÚaire est aussi mise en relief. Pour conclure, quelques modalitÚs du traitement chirurgical et ses indications, telles que la libÚration du rÚticulum latÚral, imbrication mÚdial, rÚalignement distal, plastie de la trochlÚe, et dÚplacement de la tubÚrositÚ tibiale vers une aire plus mÚdiale et antÚrieure, sont analysÚes