¿Por qué utilizar modelos de elementos finitos (MEF)?
La mayoría de los implantes empleados en el tratamiento de patologías de columna están formados por tornillos, barras y conectores. En el mercado actual existe una notable variedad de sistemas protésicos, y cada uno de ellos tiene que someterse a diferentes ensayos antes de poderse utilizar en sujetos humanos. Existen normas internacionales especificas que regulan los ensayos a fatiga y estáticos (como la ISO/CD 12189-2:2000 y las normas americanas como ASTM F1717-96), y muchos artículos relativos al comportamiento biomecánico de los implantes.
Sin embargo, el estudio de las características de resistencia del implante no suele tener en cuenta la relación entre el mismo implante y la columna. Para eso, puede ser necesario realizar ensayos en vitro con especimenes cadavéricos, que por supuesto no son fácilmente disponibles. Además con este tipo de ensayos es posible estudiar solamente un limitado numero de lesiones, y solamente el ensamblaje de piezas que forman el implante.
Para poner en relación las cargas y los momentos que actúan sobre la columna y el implante, con las tensiones y deformaciones provocadas en los elementos del conjunto, es necesario aplicar un análisis basado en las condiciones de contorno, las propiedades de los materiales y las características geométricas. La técnica mas utilizada hoy en día para resolver este tipo de problema es el método de elementos finitos.
Existen muchos modelos desarrollados con este método, más o menos complejos. Algunos se centran en la precisión de la modelización de los varios elementos anatómicos (discos, carillas articulares), otros en la parametrización de ellos.
Limitaciones de modelos anteriores de elementos finitos
Aunque hoy en día existan varios modelos diferentes de columna, ninguno de ellos se puede considerar como una herramienta a disposición de cirujanos o fabricantes. Los modelos actuales requieren, para la introducción de los datos de cada implante, una modificación compleja que los hace inadaptos a un uso de rutina rápido y fiable.
Estas dificultades provocan un hueco entre la fase de desarrollo de un implante y la fase de evaluación preoperatoria del mismo. Esto se debe principalmente a los siguientes motivos:
- Los cirujanos planifican los interventos usando los rayos X para identificar el tipo de lesión. Una vez identificada la lesión, si no tienen experiencia eligen el implante recomendado por el fabricante. Si tienen experiencia, eligen el implante en base a su experiencia, lo que a menudo significa con reducidos criterios biomecánicos.
- Los fabricantes de implantes generalmente pueden realizar ensayos en vitro de un sistema de fijación al final del proceso de desarrollo. A esta altura, la introducción de modificas resulta muy cara.
- Cuando un cirujano planifica una operación con la ayuda del MEF, necesita la colaboración de un ingeniero biomecánico. Este proceso necesita tiempo, y por esta razon resulta poco agradable.
- Los modelos existentes se encuentran normalmente en centros de investigación y resultan accesibles solo para un pequeño numero de personas
Innovaciones del modelo de ‘MyWebspine’
La gran novedad de MyWebspine es el desarrollo de un servicio telemático accesible a través de Internet para cirujanos y fabricantes de implantes, que constituirá una herramienta de suporto para el diseño de implantes y la planificación preoperatoria.
El modelo en el que se basa la herramienta, fue desarrollado con una metodología novedosa, ya que la columna y el sistema de fijación fueron modelizados de forma independiente; también la validación de cada uno de los modelos fue independiente, con ensayos distintos. Finalmente el modelo completo se obtuvo a través de la unión de las dos partes.
