Proximal femoral epiphysis anatomy in chilean population: orthopedic and forensic aspects / Anatomía del epífisis proximal del fémur en la población chilena. Aspectos traumatológicos y forenses

From a biomechanical standpoint, bone geometry and density are factors correlated to the bone resistance of the femur when supporting body weight, with geometric parameters like the diameter of the femoral head and neck, the length of the femoral neck, and the femoral neck angle as determinant factors in the incidence of hip fractures, which increase in frequency and seriousness in osteoporotic patients. In Chile, morphometric data that contributes to relating the anatomy of the proximal epiphysis of the femur as an associated factor in hip fractures does not exist; likewise, there are no anthropometric indexes that may contribute to the forensic sciences. The purpose of this study is to establish average measurements of the proximal epiphysis of the femur in the adult Chilean population. Descriptive Study. The proximal epiphyses of 81 dry adult femurs were analyzed (44 right and 37 left bones), measuring the following parameters: length of the femoral neck (LN), femoral neck angle (FNA), circumference of the femoral head (CH) and circumference of the femoral neck (CN). The statistical relationship between the measurements and the side of each sample was analyzed (t-test p=0.05). The average lengths were LN= 3.59cm (+/- 0.43 cm); FNA= 124.17 (+/- 6.37), CH= 14.34 cm (+/- 1.27 cm) and CN= 9.7 cm (+/- 0.87 cm). No significant differences between the left and right sides were found. Average numbers were obtained for the anatomy of the proximal femoral epiphysis from a sample in the Chilean population. With the data obtained, we propose to carry out anatomo-clinical, epidemiologic and forensic studies in this population.

Desde un punto de vista biomecánico, la geometría y la densidad ósea son factores correlacionados con la resistencia del hueso del fémur al apoyar el peso corporal, con los parámetros geométricos, como el diámetro de la cabeza femoral y el cuello, la longitud del cuello del fémur, y el ángulo del cuello femoral factores determinantes en la incidencia de fracturas de cadera, que aumentan en frecuencia y gravedad en los pacientes con osteoporosis. En Chile, no existen datos morfométricos que relacionen la anatomía de la epífisis proximal del fémur como un factor asociado a las fracturas de cadera ni índices antropométricos que pueden contribuir a las ciencias forenses. El propósito de este estudio es establecer las medidas promedio de la epífisis proximal de fémur en población adulta chilena. Estudio Descriptivo. Se analizaron la epífisis proximal de 81 fémures adultos secos (44 derechos y 37 izquierdos), midiendo los siguientes parámetros: longitud del cuello femoral (LC) , ángulo cérvico-diafisiario femoral (ACD), circunferencia de la cabeza femoral (CCa) y circunferencia del cuello femoral (CCu). Se analizó la relación estadística de las medidas con el lado de cada muestra (test Chi cuadrado p:0,05) Las longitudes promedios fueron LC: 3,59 cm (+/- 0,43 cm); ACD: 124,17 (+/- 6,37 cm); CCa: 14,34 cm (+/- 1,27 cm) y CCu: 9,7 cm (+/- 0,87 cm). No se encontraron diferencias significativas entre el lado derecho e izquierdo. Los resultados proponen la necesidad de realizar estudios anatomo-clínicos y epidemiológicos actualizados en población chilena donde la geometría de la epífisis proximal del fémur se incluya dentro del análisis.

Análisis experimental del desgaste entre UHMWPE y acero inoxidable 316l empleados en la manufactura de prótesis coxofemorales / Experimental wear analysis of UHMWPE and stainless 316l used in the manufacturing of coxofemoral prosthesis

La causa más común de falla en prótesis coxofemorales es el aflojamiento entre los componentes que conforman el sistema, de manera específica la copa acetabular y la cabeza femoral. En esta investigación se presenta un análisis tribológico del desgaste en los componentes mencionados, ya que cuando las superficies en contacto se desgastan, la funcionalidad mecánica del sistema se compromete, debido al cambio de geometría de los mismos, dando como resultado un juego mecánico entre la copa y la cabeza. Los materiales considerados en este estudio son el polietileno de ultra elevado peso molecular (UHMWPE, por sus siglas en inglés) para la copa acetabular, y acero inoxidable 316L para la cabeza femoral. Esta combinación de materiales representa hoy en día la recomendación más usual por parte de los cirujanos para pacientes de la tercera edad. La tasa anual de desgaste se determinó de manera experimental y se cuantificó la cantidad de material desprendido durante el contacto. Se establecieron las condiciones de carga de forma analítica, considerando las que actúan sobre la cabeza femoral a lo largo del área de desgaste durante la marcha humana. Posteriormente, se realizó el análisis experimental de desgaste utilizando una máquina tribológica de configuración perno-sobre-disco (pin-on-disk), diseñada de manera específica para este estudio. Las pruebas para determinar la pérdida volumétrica de los componentes se realizaron bajo tres condiciones de operación: en seco, lubricada con agua destilada y lubricada con suero bovino. El marco experimental considerado consistió en pernos de UHMWPE sobre discos de acero inoxidable 316l simulando el desgaste equivalente a diez años de uso de la prótesis. Finalmente, de los resultados obtenidos se puede establecer que el desgaste y la cantidad de partículas desprendidas disminuyen considerablemente cuando se utiliza suero bovino como lubricante para replicar las condiciones reales de operación del sistema...

The most common cause of failure in coxofemoral prostheses is the loosening between the components of the system, namely the acetabular cup and the femoral head. In this work a tribologic analysis of wear suffered in the components is presented, due to when the surfaces in contact are worn, the mechanical function of the system is compromised as the wearing implies a change in the geometry of the components, thus in their dimensions, resulting on a looseness between the cup and the head. The materials considered in this study are Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) for the cup and 316L Stainless Steel for the femoral head, which represent the surgeons choice for elderly patients. The annual wearing rate between these components was experimentally determined, as well as the amount of debris produced during contact. Firstly, the loading conditions were determined analytically considering those acting on the femoral head taking into consideration the wearing area during human walk. Secondly, the experimental analysis consisted in wearing tests using a tribology pin-on-disk machine, specifically built for this study. The tests to determine the volumetric loss of the components were performed under three different operational conditions: dry, lubricated with bovine serum and lubricated with destilated water. The experimental set up consisted on UHMWPE pins and 316L Stainless steel discs simulating the equivalent wear of ten years of usage of the prostheses. Lastly, the obtained results proved that using the bovine serum as lubricant the wear and debris of the components was significantly reduced when compared with other cases, being the dry scenario where more damage was produced. It is important to point out that the bovine serum was chosen to simulate the synovial fluid in which the system is embedded.