Biomecánica de las fracturas por stress / Biomechanical features of stress fractures

Se define como estrés (stress) tanto la fuerza que una carga externa ejerce sobre un cuerpo sólido como la fuerza reactiva que acompaña a la primera (Ley de Newton), por unidad de área imaginaria transversal a su dirección. Las cargas internas reactivas inducen deformaciones proporcionales del cuerpo. La resistencia del cuerpo a deformarse se llama rigidez. La deformación puede resquebrajar el cuerpo y, eventualmente, producir una fractura por confluencia de trazos. La resistencia del cuerpo a separarse en fragmentos por esa causa se llama tenacidad. La resistencia del cuerpo a la fractura es proporcional al stress que puede soportar sin separarse en fragmentos por deformación (no hay fractura sin deformación y sin stress previo). El stress máximo que un cuerpo puede soportar sin fracturarse resulta de una combinación de ambas propiedades: rigidez y tenacidad, cada una con distintos determinantes biológicos. Una o varias deformaciones del cuerpo pueden provocarle resquebrajaduras sin fracturarlo. La acumulación de resquebrajaduras determina la "fatiga" del material constitutivo del cuerpo, que reduce su rigidez, tenacidad y resistencia a la fractura para la próxima ocasión ("fragilidad por fatiga"). En el caso de los huesos, en general, los términos stress y fatiga tienen las connotaciones amplias referidas, respecto de todas las fracturas posibles. La fatiga predispone a fracturas a cargas bajas, que se denominan (correctamente) "fracturas por fatiga" y también (incorrectamente) "fracturas por stress", para distinguirlas de las que ocurren corrientemente, sin resquebrajaduras previas al trauma, que se denominan (incorrectamente) "fracturas por fragilidad, o por insuficiencia". En realidad, todas las fracturas se producen por stress y por fragilidad o insuficiencia (en conjunto); pero la distinción grosera entre fracturas "por fatiga, o por stress", por un lado, y "por fragilidad" o "por insuficiencia", por otro, aceptando las amplias connotaciones referidas antes, tiene valor en la práctica clínica. Este artículo intenta explicar esas particularidades biomecánicas y describir las distintas condiciones que predisponen a las fracturas "por fatiga o por stress" en la clínica, distinguiéndolas de las fracturas "por fragilidad o por insuficiencia" (manteniendo estas denominaciones) y detallando las características de interés directo para su diagnóstico y tratamiento. (AU)

The term "stress" expresses the force exerted by an external load on a solid body and the accompanying, opposed force (Newton's Law), expressed per unit of an imaginary area perpendicular to the loading direction. The internal loads generated this way deform (strain) proportionally the body's structure. The resistance of the body to strain expresses its stiffness. Critical strain magnitudes may induce micro-fractures (microdamage), the confluence of which may fracture the body. The body's resistance to separation into fragments determines its toughness. Hence, the body's resistance to fracture is proportional to the stress the body can support (or give back) while it is not fractured by the loadinduced strain (no stress, no strain -> no fracture). Therefore, the maximal stress the body can stand prior to fracture is determined by a combination of both, its stiffness and its toughness; and each of those properties is differently determined biologically. One or more deformations of the body may induce some microdamage but not a fracture. Microdamage accumulation determines the fatigue of the material constitutive of the body and reduces body's toughness, leading to a "fatigue-induced fragility". In case of bones, in general, both stress and fatigue have the referred, wide connotations, regarding any kind of fractures. In particular, bone fatigue predisposes to low-stress fractures, which are named (correctly) "fatigue fractures" and also misnamed "stress fractures", to distinguish them from the current fractures that occur without any excess of microdamage, that are named (wrongly) "fragility" or "insufficiency" fractures. In fact, all fractures result from all stress and fragility or insufficiency as a whole; however, the gross distinction between "fatigue or stress fractures", on one side, and "fragility or insufficiency fractures", on the other, accepting the wide connotations of the corresponding terminology, is relevant to clinical practice. This article aims to explain the above biomechanical features and describe the different instances that predispose to "fatigue or stress fractures" in clinical practice, as a different entity from "insufficiency or fragility fractures" (maintaining this nomenclature), and describe their relevant features to their diagnosis and therapy. (AU)

Aspectos clínicos de las fracturas por stress / Clinical features of stress fractures

Las fracturas de stress son el resultado de la reiteración de cargas mecánicas en ciclos de intensidad, duración y frecuencia variables que, aplicadas como estímulos únicos, no serían suficientes para provocarlas. En líneas generales, el mecanismo propuesto para la generación de las fracturas de stress por fatiga es un desborde de la capacidad reparatoria de las microfracturas provocadas por las cargas de un exigente entorno mecánico, que corre a cargo de la remodelación ósea. Inicialmente fueron reportadas en el personal militar (en especial reclutas durante el período de instrucción) y luego en deportistas de diversas disciplinas que implican correr y/o saltar. Siendo esta la población primariamente en riesgo, se identificaron numerosos factores adicionales. En esta revisión se expondrán solamente aquellos de naturaleza endocrinometabólica y biomecánica. El síntoma inicial más frecuente de las fracturas por fatiga es el dolor focal, y su frecuencia es alta en los miembros inferiores. Se presenta al final de la actividad física, para luego extenderse a todo su curso y, finalmente, afectar también la deambulación diaria. El examen físico típicamente denota hipersensibilidad o dolor localizado sobre el área del hueso afectado, que a veces puede estar tumefacta. El diagnóstico se basa en las imágenes; la resonancia magnética nuclear es a de mayor sensibilidad y especificidad y la que permite un diagnóstico temprano, lo que es importante para prevenir un potencial progreso de la lesión a una fractura completa, osteosíntesis retardada o no unión, y necrosis ósea. (AU)

Stress fractures are the result of repeated cyclical loading whose intensity, duration and frequency are variable. These loads, applied as single stimuli, would not be enough to produce them. Overall, the proposed mechanism that generates fatigue fractures is an overflow in repair capacity, which is normally run by bone remodeling. They were first reported in military population (especially recruits during the training period) and later in athletes of various disciplines that involve running and / or jumping. This is primarily the population at risk. Other factors have been identified, only endocrine, metabolic and biomechanical will be discussed. The most common initial symptom of fatigue fractures is focal pain and frequency is high in the lower limbs. They appear at the end of physical activity, then spread throughou their course, and ultimately affect the daily ambulation. Physical examination typically shows hypersensitivity or localized pain on the area of the affected bone, which can sometimes be swollen. Diagnosis is based on images. Nuclear magnetic resonance has the highest sensitivity and specificity and allows early diagnosis, what is essential to prevent a potential progression of injury to a complete fracture, delayed healing or nonunion and bone necrosis. (AU)

[Stress facture: epidemiology, physiopathology and risk factors]

The aim of this paper is to give an overview on the scientific information related to stress fracture risk factors. We searched the Medline and Embase databases using the keywords stress fracture, risk factors and bone microarchitecture. Only French and English articles were included and 52 were chosen because they corresponded to literary reviews, prospective and retrospective studies concerning individuals who participate in athletics, in military recruits or civil. Stress factures are common injuries in individuals who participate in athletics, in military recruits. Stress fractures of the lower extremity most commonly involve the tibia. A stress fracture represents the inability of the skeleton to withstand repetitive bouts of mechanical loading. To prevent stress fractures, an appreciation of their risk factors is required. Risk factors include intrinsic risk factors such as female gender, amenorrhea, lower bone density, inadequate muscle function and biomechanical features as well as extrinsic risk factors such as overtraining program, inadequate equipment and the energetic nutrition deficit. The coexistence of different risk factors makes so difficult the isolation of etiologic variables Several risk factors have been comprehensively assessed in numerous studies. Hence, to date, there is still no general screening tool available to identify individuals at risk. Bone texture analysis seems to offer new prospects in the identification of stress fracture susceptibility

Reacciones del hueso frente al estrés: estudio radiológico / Bone stress reactions: radiological study

Las reacciones del sistema músculo-esquelético frente al estrés agudo o crónico son variadas y pueden producir lesiones de distinta naturaleza. Este artículo revisa los hallazgos imagenológicos y discute la fisiopatología de estas lesiones.

Lesiones deportivas osteocartilaginosas en el niño y adolescente / Bone and cartilage injuries during sport activities in children and teenagers

Las lesiones provocadas por la práctica deportiva han aumentado significativamente. Esta revisión enfatiza las lesiones osteocartilaginosas que se producen especial o exclusivamente en niños y adolescentes, cuyo diagnóstico hasta hace algunos años era clínico y la contribución de las imágenes se limitaba a estudios radiológicos simples. Los avances de otras técnicas, especialmente el ultrasonido y la resonancia magnética, han llegado a ser actualmente el método primario de elección ante la sospecha o evidencia clínica de una lesión de partes blandas u osteocartilaginosas.

Resonancia magnética en la patología del antepié / MR imaging of the fore foot

Se realizó una revisión retrospectiva de imágenes por Resonancia Magnética de pacientes con presentación clínica de dolor de antepié, con radiología simple negativa y diagnóstico clínico poco claro. Está enfocado particularmente a un subgrupo de pacientes con presentación clínica confusa, radiología y centellografía no diagnósticas. La resonancia magnética demostró hallazgos categóricos u orientadores en los casos presentados en la revisión. Entre ellos incluimos un caso de sesamoiditis, dos casos de neuroma de Morton, un caso de infracción de Freiberg, un caso de fractura de stress y un caso de granuloma por cuerpo extraño. Se concluye que en pacientes con dolor del antepié, con presentación clínica equívoca, la resonancia magnética permite una aproximación diagnóstica de la etiología del dolor, aportando datos sobre la extensión del proceso e información adicionaal sobre el estado osteoligamentario de las articulaciones metatarso-falángicas, ofreciendo una excelente ayuda para la planificación quirúrgica, que muchas veces es el tratamiento de elección

Fracturas por estres o fatiga en jóvenes deportistas / Fractures due to the stress or fatigue in young sportsmen

Se pone especial énfasis en la dificultad diagnóstica y en los distintos diagnósticos diferenciales con que se presentaron a la consulta. Asimismo se analizan los factores de riesgo casuales de esta patología y se compara con trabajos internacionales que los relacionan con el incremento de las actividades deportivas programadas en los jóvenes. Este incremento de las actividades deportivas en niños y adolescentes en muchos casos ha pasado de ser recreativa a competitiva, organizándose programas de entrenamiento que someten las estructuras inmaduras de los chicos a situaciones de intenso estrés, hecho agravado por las exigencias de padres y entrenadores. La prevención de este tipo de lesiones se encuentra en relación directa con la actividad y el gesto deportivo realizado. El antecedente no traumático y la modalidad del deporte realizado pueden presumir el tipo y localización de la lesión. El diagnóstico diferencial debe ser un factor a tener en cuenta sin aventurar apresuradamente otras etiologías. Coincidimos con las comunicaciones de Prather y Geslien, quienes manifiestan el alto índice de falsos negativos utilizando la radiología convencional. Al igual que J. H. Thral y R. A. Older, en su trabajo publicado en Radiology, hemos obtenido buenos resultados con la utilización de gammagrafía radiosotópica con tecnecio 99m. Consideramos prudente evitar la realización de biopsia evaluando con mesura los antecedentes y cuadro clínico, dado que la misma : a) Deja una zona aún de mayor debilidad que la que tenía previamente. b) Por tratarse de una fractura en período de reparación, la presencia de osteoblastos inmaduros del callo puede parecer para el patólogo no experimentado una lesión neoplásica tipo Ewing.