Diario de columna vertebral

Aspectos morfológicos y cinemáticos de la columna vertebral humana: como elementos de diseño para el desarrollo de implantes espinales

Abstract

Partha Sarathi Banerjee, Amit Roychoudhury y Santanu Kumar Karmakar

En la actualidad, el dolor y la rigidez en la región cervical de la columna vertebral se han convertido en un fenómeno bastante común debido al estilo de vida urbanizado de las personas que implica mirar televisión o trabajar con la computadora de escritorio durante largas horas sin cambiar la postura al sentarse. Este dolor y rigidez con mayor frecuencia son el resultado de la degeneración que tiene lugar en los discos espinales que se encuentran entre las vértebras. Sin embargo, el concepto de establecer que el dolor espinal es causado por la enfermedad degenerativa del disco aún es problemático y poco claro. El resultado del análisis en un modelo de elementos finitos intacto validado y anatómicamente preciso de la columna vertebral indicó que la densidad de energía de tensión y el estrés (respuestas internas) en la vértebra ósea adyacente al disco degenerado aumentaron. Durante las últimas décadas, los ingenieros biomédicos han estado trabajando estrechamente con los médicos para desarrollar técnicas biomecánicas efectivas para aliviar este dolor. Con los métodos convencionales de artrodesis espinal, el rango de movimiento del segmento adyacente aumentó significativamente, pero con la artroplastia del disco cervical, se ha informado que se conservó en el nivel preoperatorio. Los discos intervertebrales artificiales se han utilizado durante casi dos décadas, principalmente en países europeos y algunos asiáticos. Sin embargo, la inserción de un disco cervical artificial también presenta muchos problemas técnicos y no está exenta de riesgos. Se han reportado complicaciones, incluida la necesidad de una nueva cirugía, la migración del dispositivo y la respuesta corporal fisiológica a los restos de desgaste del implante. Un conocimiento profundo sobre los aspectos morfológicos y cinemáticos de la columna vertebral es muy esencial para diseñar y desarrollar cualquier instrumentación de este tipo. Estos incluyen: - (a) forma y dimensiones de las vértebras óseas, (b) tipo y valores estimados de cargas a las que se someterán los implantes, (c) patrones de movimiento de las vértebras en el lugar donde se ha producido la degeneración. Por último, se debe finalizar la elección de los materiales disponibles que se pueden utilizar de forma segura para desarrollar dichos implantes. Una vez que se obtienen estos datos de diseño, se debe realizar un análisis computacional de la tensión para el hueso y los implantes y también una caracterización tribológica para investigar la tasa de desgaste de diferentes combinaciones de materiales en contacto, que se planea utilizar como implantes.