Prótesis de cadera MoM: historia, tipos y anatomía

Marcos Javier Hernández Gil | 1
Prótesis Fricción Metal-Metal
Biomecánica y biomateriales.
Autor: Marcos J. Hernández Gil
Zaragoza a 30 de enero 2018
Máster en Ingeniería Biomédica

Índice
• Introducción.
• Tipos de prótesis con fricción MoM.
• Anatomía de la cadera.
• ¿Qué es una prótesis de cadera?.
• Reemplazos totales de cadera. (THR).
• ¿En qué casos se usan?.
• Prótesis de superficie.

Índice
• Anatomía de la rodilla.
• ¿Qué es una prótesis de rodilla?.
• Reemplazos totales de rodilla. (TKR).
• Reemplazos parcial de rodilla (PKR).
• Anatomía del Hombro.
• ¿Qué es una prótesis de hombro?
• Reemplazos totales de hombro. (TSR).
• Reemplazos parcial de hombro (PKR).

Índice
• Anatomía del codo.
• Reemplazos totales del codo. (TER).
• Reemplazos parcial del codo (TER).
• Necesidades clínicas.
• Consideraciones a tener en cuenta.
• Pruebas diagnósticas.
• Biomateriales compatibles.
• Materiales metálicos más empleados.
• Caso de fallos.
• Prótesis Metal. Futuro.
• Bibliografía.

Introducción.
Los orígenes de las prótesis se remontan a sus comienzos primitivos, pasando por el sofisticado
presente, hasta las increíbles visiones de futuro.
Al igual que sucede en el desarrollo de cualquier otro campo, algunas ideas e invenciones han
funcionado y se han explorado más detalladamente, como el pie de posición fija, mientras que otras se
han dejado de lado o se han vuelto obsoletas, como el uso de hierro en las prótesis.
El primer gran avance en la artroplastia de cadera ocurre en 1923, cuando Smith-Petersen introdujo
el concepto de “artroplastia de molde” como una alternativa a la membrana de interposición.
El procedimiento pretendía restaurar las superficies articulares dañadas mediante la exposición del
hueso esponjoso en la cabeza femoral y colocación de una cúpula sobre la misma.
Historia de las prótesis

Introducción (I).
En 1938. Philips Wiles (fig. 1) realiza la primera artroplastia de cadera y M. Smith Petersen diseña una
copa metálica para insertar en la cadera, sustituyendo el acetábulo usando un material novedoso
metálicos (Vitalium (65%Co – 30%Cr – 5% Mo)).
Figura 1. Prótesis de Wiles (1938)

Introducción (II).
En la segunda mitad del siglo XX hubo importantes avances, tales como las prótesis parciales de
Thompson y Moore, la prótesis de platillo tibial de McIntosh y McKeever, la prótesis total de cadera
de Mckee-Farrar y la prótesis de rodilla en bisagra de Walldius y Shiers.
El siguiente adelanto en el desarrollo de la artroplastia de cadera consistió en el diseño de
endoprótesis metálicas con vástagos medulares para la fijación esquelética. Los dos modelos más
populares fueron desarrollados en Estados Unidos por Fred Thompson en 1950 (fig. 2) y A.T. Moore en
1952 (fig. 3).
fig 2: Prótesis de Thompson (1950) fig 3: Prótesis de Moore (1952)

Introducción (III).
Los vástagos más largos permitían la transmisión de las fuerzas de soporte de peso a lo largo del eje
del fémur, en lugar de generar fuerzas de cizallamiento a nivel del cuello femoral como ocurría en la
prótesis acrílica de los hermanos Judet.
Estos nuevos dispositivos endomedulares se basaban en la fijación a presión dentro del canal medular.
La prótesis de Moore presentaba una fenestración en la parte superior del vástago femoral para
permitir el crecimiento óseo en su interior aumentando así su fijación ósea.
La mayor supervivencia conseguida con estas prótesis de vástago largo favoreció la aparición de otro
tipo de complicaciones. Así, el mayor problema derivaba de la erosión del hueso en el lado acetabular,
por lo que se desarrollaron nuevos implantes con recambio tanto del componente femoral como del
acetabular. Nacía así la era de las artroplastias totales de cadera.

Introducción (IV).
No fue sin embargo hasta los años 50 cuando se desarrollaron
las endoprótesis totales. Los primeros diseños fueron los
realizados por McKee y Farrar .
En el año 1953, G.K. McKee viajó de Inglaterra a Estados
Unidos y se entusiasmó al ver el diseño de la prótesis de
Thompson. Regresó a su país y desarrollo un diseño de cotilo
sin cementar con superficie articular metálica adaptado al
sistema del vástago de Thompson. Las primeras prótesis de
McKee estaban hechas de acero. En 1956 se sustituyó por una
aleación de cromo – cobalto. Entre los años 1956 y 1960, G.K.
McKee implantó este sistema en 26 pacientes. En 1965
investigó también en el vástago de la prótesis y lanzó al
mercado un diseño de cuello más delgado. La idea se
desarrolló con J. Farrar. En la actualidad el sistema se conoce
como prótesis de McKee-Farrar (Fig. 4). Marcos Javier Hernández Gil | 9
Fig 4: Prótesis McKee-Farrar (1956)

Introducción (V).
Paralelamente a las actividades de G.K. McKee, a partir de finales de
los años 50 se empezó también a trabajar en otros lugares en el
desarrollo de endoprótesis totales.
En Moscú, K.M. Sivash implantó en 1959 el primer cotilo sin cementar
de una articulación metal –metal (Fig. 4). En un principio el material de
las prótesis fue acero, pero más tarde se fabricó en cobalto. La prótesis
de Sivash se implantó incluso en el sudeste de los Estados Unidos9.
Fig 4: Prótesis Sivash (1959)

Introducción (VI).
Ring, en Inglaterra desarrolló en 1964 un cotilo sin cementar atornillado a la pelvis, también con
articulación metal – metal que combinó con una prótesis clásica de Moore (Fig. 5). La holgura entre la
cabeza de la prótesis (40 mm de diámetro) y el cotilo se mejoró en 1967, lo que condujo a mejores
resultados, con un índice de supervivencia de 80 % en un periodo de implantación de 17 años.
Fig 5: Prótesis Ring (1964)

Introducción (VII).
Todas estas prótesis utilizaban el par metal – metal como par de fricción y en general no dieron un
resultado satisfactorio, con una incidencia inaceptable de dolor y aflojamiento temprano.
El gran auge de la era moderna en la artroplastia total de cadera tiene lugar en Inglaterra gracias a los
trabajos de Sir John Charnley. Estos fueron pioneros en todos los aspectos de la artroplastia total de
cadera, incluyendo conceptos como “artroplastia de baja fricción”, alteración quirúrgica de la
biomecánica de la cadera, lubricación, materiales, diseño, introducción del flujo laminar en los
quirófanos etc.
En 1972, McKee dejó ya de implantar prótesis metal – metal. Le siguió Ring en 1979.

Tipos de prótesis con par de fricción MoM
• Prótesis de superficie MoM. (fig. 6, fig. 7 der.)
• Prótesis totales MoM. (fig. 7 izq.)
Requerimientos funcionales que exigimos.
Fig 6: Prótesis de superficie
cadera
Fig 7: (izq.) Prótesis total de cadera.
(der.) prótesis parcial.
Reemplazo total de cadera. Recubrimiento de cadera.

Anatomía de la Cadera
La articulación de la cadera es una articulación sinovial esferoidea (enartosis),
1. Superficies articulares: en la cadera se articulan la cabeza del fémur y la carilla semilunar del
acetábulo (ambas superficies están recubiertas con cartílago articular.) (Fig. 8)
Breve resumen.
Fig 8: Anatomía de la cadera.

Anatomía de la Cadera (I)
2. Medios de unión. Es esta articulación se conjugan exquisitamente dos funciones
aparentemente enfrentadas (estática y dinámica) ya que como articulación de la
raíz del miembro, debe soportar el peso corporal a la vez que debe aportar un
amplio grado de movilidad. De ahí que en ella existan numerosos componentes
que otorgan fortaleza y estabilidad, aún a costa de perder movilidad.(fig. 9)
Breve resumen.
Fig 9: Anatomía de la cadera

Anatomía de la Cadera (II)
Anatomía funcional de la articulación de la cadera: Entre otros factores que aseguran la estática de
esta articulación deben ser considerados:
1. La profundidad de las superficies articulares: en el acetábulo depende del mayor o menor
desarrollo del borde acetabular (limbo acetabular y el labrum articular, así como el centrado de la
cabeza femoral en la cavidad.
2. Las fuerzas que actúan en el sobre la articulación : entre ellas se encuentran el propio peso del
cuerpo (hasta 4 veces mayor en apoyo monopodal) y las fuerzas de coaptación (unión) que todos
los músculos periarticulares desarrollan alrededor de la cabeza femoral, así como los elementos
que contribuyen a repartir dichas fuerzas dentro de la articulación (cartílago articular y líquido
sinovial).
Breve resumen.
“En la luxación de cadera se produce una pérdida de contacto entre las superficies
articulares, con deformidad articular, asociada a una brusca disminución, o incluso
abolición, de la movilidad articular y dolor más o menos localizado.”

¿Qué es una prótesis de cadera?
Los reemplazos de cadera pueden ser totales o parciales, en función de si se sustituyen ambos o
solo uno de los dos componentes de la articulación (cabeza y cavidad), que deben acoplarse
correctamente para facilitar el movimiento.
En un reemplazo total de cadera, la cabeza femoral (la parte superior del hueso del muslo) y la parte
del acetábulo (la cavidad) que está dañada se extraen y se sustituyen por componentes de metal,
plástico o cerámica.
En el caso de la artroplastia de superficie, la cabeza femoral no se retira. La zona dañada se recorta y
se coloca sobre ella una cubierta lisa. Sí se extraen y sustituyen el hueso y el cartílago dañados del
interior de la cavidad, al igual que en los reemplazos totales de cadera.
Las prótesis de cadera metal-metal utilizan componentes metálicos tanto para la cabeza como para
la cavidad. Este tipo de prótesis se pueden utilizar para reemplazos de cadera totales o parciales.
Metal - Metal

Reemplazos Totales de cadera. (THR)
En un reemplazo total de cadera, también denominado como
“artroplastia total de cadera” (fig. 10), el hueso y el cartílago dañado
es removido y sustitudio por components artificiales.
La cabeza del femoral dañado, se extrae y se reemplaza por un
vástago de metal, colocado en el centro del hueco del femur. El
vásatago puede estar unido por cementación o ajustarse a “presión”.
Una bola de metal o cerámica se coloca en la parte superior del tallo.
Esta bola reemplaza la cabeza femoral dañada que se eliminó.
La superficie del cartílago dañado (acetábulo) se extrae y se
reemplaza con un conector metálico.
Se inserta un espaciador de plástico, cerámica o metal entre la
nueva bola y la cuenca para permitir una superficie de deslizamiento
suave.
Total Hip Replacement.
Fig 10: Total Hip replacement (THR)

¿En que casos se usan?
No existen restricciones absolutas de edad o peso para los reemplazos totales de cadera (THR).
Las recomendaciones para la cirugía se basan en el dolor y la discapacidad del paciente, no en la
edad. La mayoría de los pacientes que se someten a un reemplazo total de cadera tienen entre 50 y
80 años, pero los cirujanos ortopédicos evalúan a los pacientes individualmente.
Los reemplazos totales de cadera se han realizado con éxito en todas las edades, desde el joven
adolescente con artritis juvenil hasta el paciente anciano con artritis degenerativa.
Total Hip Replacement.

Prótesis de superficie.
En las prótesis de superficie de cadera, la cabeza femoral no se elimina, sino que se recorta y se tapa
con una cubierta de metal. El hueso y el cartílago dañados dentro del alvéolo se eliminan y se
reemplazan con un caparazón de metal.
Ventajas de este procedimiento. Desventajas de este procedemiento.
Son más fáciles de revisar. Fracturas del cuello femoral.
Se reduce el riesgo de luxaciones. Riesgo de iones metálicos
Patrón de caminar más normal. Éste tipo de operación es más compleja.
Hip Resurfacing

A diferencia de la artroplastia total de cadera, este tipo de prótesis no es adecuado para todos los
pacientes.
En términos generales, los mejores candidatos para el rejuvenecimiento de la cadera son los pacientes
más jóvenes (menos de 60), con marcos más grandes (a menudo, pero no siempre varones) con
huesos fuertes y sanos.
Los pacientes que son más viejos, mujeres, de marcos más pequeños, con huesos más débiles o
dañados tienen un mayor riesgo de complicaciones, como la fractura del cuello femoral.
Parcial Hip Resurfacing. (PHR)

Anatomía de la rodilla
La rodilla es una de las articulaciones más
robustas del cuerpo, aunque su estabilidad
depende principalmente de los músculos que la
rodean y secundariamente de los ligamentos
articulares (fig. 11).
Breve resumen.
Fig 11: Anatomía de la rodilla. Vista lateral interna

Anatomía de la rodilla (I)
1. Superficies articulares: en la rodilla se articulan la tróclea y los cóndilos femorales que son
poco excavadas y están dirigidas hacia adelante. La no concordancia de forma y tamaño entre
las superficies articulares femorotibiales es corregida por la presencia de los meniscos
articulares, que son estructuras fibrocartilaginosas muy poco vascularizadas. Por lo que “no
cicatrizan cuando se desgarran o se desinsertan”.
a. Menisco lateral: tiene la forma de una semiluna muy cerrada. La cara externa se adhiere a
una cápsula, excepto en su cara posterior, donde es libre y se relaciona con el tendón del
músculo poplíteo.
b. Menisco medial. Es más abierto. Su cara externa se adhiere en la totalidad a la cápsula. Las
astas anterior y posterior poseen igual inserción que el menisco lateral.
Los dos meniscos están unidos por delante por una cinta fibrosa, el ligamento transverso de la
rodilla, situado en íntima relación con el cuerpo adiposo infrarotuliano.
Breve resumen.

Anatomía de la rodilla (II)
2. Medios de Unión: la cápsula articular rodea las superficies articulares y
presenta ligamentos intracapsulares (ligamentos cruzados), así como
engrosamiento capsulares por su cara anterior (ligamento rotuliano), posterior
(ligamentos poplíteos oblicuo y arcuato) y laterales (ligamentos colaterales tibial y
peroneo). (fig. 12)
a. Ligamentos cruzados: (anterior y posterior) son robustos. Aunque están
situados dentro de la cápsula articular, al estar rodeados por la membrana
sinovial, quedan excluidos de la cavidad articular.
Durante la bipedestación, la rodilla sufre los efectos de numerosas fuerzas (en
diferentes direcciones) que tienen a desestabilizarla; existen diferentes elementos,
activos (musculares) y pasivos (cápsula, meniscos y ligamentos) perfectamente
ensamblados que mantiene una adecuada estabilidad.
Breve resumen.
Fig 12. Anatomía de
la rodilla

Anatomía de la rodilla (III)
Estabilidad sagital (antero-posterior): está asegurada por la indemnidad de los ligamentos
cruzados y por el ligamento rotuliano.
Estabilidad frontal (transversal): está asegurada por la indemnidad de los ligamentos colaterales,
así como por la presencia de los músculos de la pata de ganso, medialmente, y por el tracto
illiotiobial, lateralmente.
Breve resumen.

Reemplazo total de rodilla (TKR).
Total Knee Replacement (TKR).
Fig 13: reemplazo total de rodilla (TKR)
También conocido como artroplastia total de rodilla . Se reemplazan el cartílago y el hueso dañado de
la rodilla por piezas artificiales.
Estas pieza se pueden colocar en los siguientes lugares: (Fig. 13)
Extremo inferior del fémur,
Extremo superior de la tibia.
Lado posterior de la rótula.

No hay restricciones absolutas de edad o peso para la cirugía de reemplazo total de rodilla (TKR).
Las recomendaciones para la cirugía se basan en el dolor y la discapacidad del paciente, no en la
edad. La mayoría de los pacientes que se someten a un reemplazo total de rodilla tienen entre 50 y
80 años, pero los cirujanos ortopédicos evalúan a los pacientes individualmente.
Los reemplazos totales de rodilla se han realizado con éxito en todas las edades, desde el joven
adolescente con artritis juvenil hasta el paciente anciano con artritis degenerativa.
Total Knee Replacement (TKR).

Reemplazo parcial de Rodilla (PKR).
El recubrimiento de la rodilla (también conocido como
recubrimiento parcial de rodilla, reemplazo parcial de rodilla
(PKR)) conserva los compartimentos sanos de la articulación de
la rodilla y solo reemplaza las superficies dañadas. (fig. 14)
El recubrimiento puede ser una opción si el deterioro artrítico de
la rodilla se limita a uno o dos de los cóndilos de su rodilla.
Este tipo de reemplazos pueden durar entre 10-12 años,
dependiendo de factores como la edad, el peso y su nivel de
actividad.
Ventajas: Una cicatriz menor, así como una pronta recuperación
y con menor dolor post-operarario. También se tiene un mejor
rango de movimientos.
Desventajas: Posibilidad de otras cirugías en un futuro.
Partial Knee replacement or Knee resurfacing (PKR).
Fig 14: reemplazo parcial de rodilla (PKR)

Para poder ser candidato a un reemplazo unicompartimental de rodilla (PKR), la artritis debe limitarse
a un único cóndilo de rodilla. Además, los pacientes con las siguientes características, es posible que
no sean elegibles para el procedimiento:
• Artritis inflamatoria
• Rigidez significativa de la rodilla
• Daño del ligamento
Con la adecuada selección de pacientes, los reemplazos de rodilla unicompartimentales modernos han
demostrado excelentes resultados a mediano y largo plazo en pacientes jóvenes y mayores.
Partial Knee Replacement or Knee resurfacing (PKR).

Anatomía del hombro
La articulación glenohumeral, es una articulación de bola y casquillo que permite que el brazo se
mueva en una rotación circular.
El movimiento que esta articulación ofrece es el de flexión, extensión, abducción y aducción.
Breve resumen.
Fig 15: Anatomía del hombro.

Anatomía del hombro (I)
La cabeza humeral, hemisférica y lisa, está dirigida hacia dentro, atrás y arriba, mientras que la
cavidad glenoidea de la escápula mira hacia el exterior, adelante y arriba; el rodete glenoideo,
fibrocartilaginoso, la agranda notablemente.
La cabeza del húmero en calidad de la bola, se adapta en el extremo de la escápula conocida
como la glenoidea, el zócalo. En este conjunto específico, la cabeza del húmero, sin embargo, no
encaja perfectamente dentro de la cavidad glenoidea porque la cabeza del húmero es mucho
mayor que el área superficial de la cavidad glenoidea.
Esta diferencia de tamaño se crea una situación en la que los dos huesos no encajan
perfectamente sin la ayuda de otras estructuras físicas.
La cápsula articular envuelve a ambas superficies articulares insertándose en el omóplato y en
el extremo superior del húmero.
Breve resumen.

Anatomía del hombro (II)
Los músculos principales que se utilizan en conjunción con la
articulación glenohumeral son el grupo de los músculos conocido
como el manguito rotador.
El manguito rotador está compuesto por cuatro músculos,
supraespinoso, infraespinoso, subescapular y redondo menor.
Los cuatro de estos músculos se insertan de la escápula al húmero.
Breve resumen.
Fig 16. Anatomía del
hombro

¿Qué es una prótesis de hombro?
Existen dos clasificaciones principales de prótesis de hombro: totales (clásicas (Fig. 17.C) o invertidas
(Fig. 17.D)) y parciales (fig. 17.B). En la artroplastia total de hombro lo que se hace es sustituir las dos
partes de la articulación: la cabeza humeral y la cavidad glenoidea por implantes metálicos o
plásticos. (Fig. 17.B)
En la hemiartroplastia sólo se sustituye la cabeza humeral, la cavidad glenoidea se reforma o rehace
pero no se sustituye. (Fig. 17.A)
Metal - Metal
Fig 17. Tipos de prótesis. (A) hemiprotesis, (B) resuperficialización, (C) protesis total
anatómica, (D) prótesis total de anatomía reversa.

Reemplazo total de hombro (TSR).
Total Shoulder Replacement (TSR).
Dentro de las prótesis totales de hombro se pueden establecer diferentes tipos según el grado de
congruencia entre la cabeza humeral y la cavidad glenoidea: Congruentes, semicongruentes e
incongruentes:
• Implantes congruentes: su forma es la más parecida a la anatómica.
Tienen un componente humeral diseñado para preservar la zona metafisaria y mantener una adecuada
fijación e integridad de las inserciones del manguito rotador en el cuello anatómico.
• Implantes semicongruentes: presentan un mayor recubrimiento del componente humeral con el fin
de aumentar la estabilidad articular, y evitar la migración superior del componente humeral por lo
que se reserva principalmente para pacientes con disfunción del manguito de los rotadores. Siguen
presentando grandes solicitaciones sobre el componente glenoideo, por lo que son frecuentes los
aflojamientos. Presentan un gran número de problemas mecánicos: fracturas periarticulares y
aflojamiento del componente glenoideo.

Reemplazo total de hombro (TSR).
Total Shoulder Replacement (TSR). Implantes invertidas.
Además, las prótesis totales pueden ser invertidas: el
componente convexo se encuentra en la cavidad glenoidea y el
componente cóncavo en la cabeza del húmero. (fig. 18)
Estas prótesis invertidas, presentan la ventaja de ubicar el centro de
rotación de la articulación más lejos del músculo comparado a la
articulación sana o con prótesis normal.
De esta manera, el brazo de palanca del deltoides se ve aumentado y,
por ende, también aumentará el torque (par) generado por este
músculo.
Fig 18. Prótesis inversa de
hombro.

Reemplazo parcial de hombro (PSR).
Partial shoulder replacement or Shoulder Resurfacing (PSR).
Las prótesis de resuperficialización puede ser de dos tipos, parciales (fig. 19)
o totales (fig. 20).
Este tipo de prótesis fue diseñado para el tratamiento de pacientes con
necrosis avascular, artrosis y artritis reumatoide, aunque también se ha usado
para otras indicaciones.
Sus ventajas son la preservación del stock o reserva ósea, la facilidad de la
cirugía de revisión, la eliminación de elementos de concentración de fuerzas y
la disminución del riesgo de fracturas periprotésicas.
Fig 19: reemplazo superficial
del hombro; parcial
Fig 20: reemplazo
superficial
del hombro; total

Anatomía del codo
La articulación del codo presenta una estructura
compleja, formada por tres articulaciones
separadas que comparten una cavidad sinovial
común. (fig. 21).
• Articulación humerocubital
• Articulación humerorradial
• Articulación radiocubital superior
Breve resumen.
Fig 21: Anatomía del codo.

Anatomía del codo (I)
Capsula articular: tiene forma de manguito. Le corresponde la parte mas distal del húmero e
incluye la parte proximal del cúbito y del radio.
- Ligamento anterior: ligamento muy delgado y muy resistente. Cubre la cara anterior de la
cápsula articular.
- Ligamento posterior: ligamento delgado y membranoso. Estabiliza la articulación
posteriormente, de forma vertical y transversal.
- Ligamento lateral interno. Está formado por 3 fascículos:
a) Anterior: refuerza el ligamento anular por su parte posterior.
b) Medio: es el más potente y el que más estabiliza
c) Posterior: tiene forma de abanico (extendido) y refuerza la parte inferior de la
epitróclea.
Breve resumen.

Anatomía del codo (II)
- Ligamento lateral externo: no es un ligamento tan resistene como el lateral
interno. Está formado también por 3 fascículos
a) Anterior: refuerza el ligamento anular por su cara anterior y externa.
b) Medio: refuerza el ligamento anular por su parte posterior.
c) Posterior: situado por debajo del epicóndil y su función es reforzar esta zona.
- Ligamento anular: Su función es mantener la cabeza del radio dentro de la
cavidad sigmoidea menor del cúbito.
- Ligamento cuadrado o de Denuce: Sus funciones son: mantener la cabeza
del radio dentro de la cavidad sigmoidea menor del cúbito y controlar el
movimiento de prono-supinación.
Breve resumen.
Fig 22. Anatomía del
codo

Reemplazo total de codo (TER).
Total Elbow Replacement (TER).
Fig 23: reemplazo total de codo (TER)
En la cirugía de reemplazo total del codo, las partes dañadas del húmero y el cúbito se reemplazan
con componentes artificiales. La articulación del codo artificial se compone de una bisagra de metal y
plástico con dos tallos metálicos. Los tallos encajan dentro de la parte hueca del hueso llamada canal.
(fig. 23).

Reemplazo parcial de codo (PER).
Partial elbow replacement or elbow resurfacing (PER).
Fig 24: reemplazo parcial de codo (PER)
Fig 25: Hemiartroplastia parcial de codo (PER)

Necesidades clínicas
Las propiedades que caracterizan a un biomaterial son: elasticidad, plasticidad, ductilidad,
maleabilidad, dureza, fragilidad, tenacidad, fatiga y resistencia.
Requerimientos funcionales que exigimos.
Fig. 25. Curva carga-desplazamiento
del comportamiento biomecánico
característico de los distintos tipos
tisulares.
Fig. 26. tabla valores de resistencia
máxima y módulo elástico del hueso
cortical humano para distintos tipos
de ensayos mecánicos..

Consideración a tener en cuenta
• Las mujeres son representas pacientes de riesgo cuando son portadoras del par de fricción metal –
metal, porque los efectos de riesgo aumentan cuando el tamaño del componente acetabular es
inferior a 48 mm.
• El uso de un sistema de gran cabeza monobloque conduce a considerables incrementos de los
iones totales en sangre.
• Alergias:
• Presencia de ampollas cutáneas
• Inflamación generalizada del cuerpo
• Urticaria y erupción cutánea
• Reacciones anafilácticas sistémicas.
Biológicas.

Consideración a tener en cuenta (I)
En el año 1953, Scales determinó las principales propiedades de ha de tener un implante que, por
orden de importancia, son: la conservación de sus características físicas en el interior del
organismo, el diseño apropiado y la garantía de resistencia mecánica, y ser biológicamente inerte,
no cancerígeno y estéril.
Cuando el implante se pone en contacto con los tejidos del cuerpo humano produce una reacción
inflamatoria inicial para continuar después un proceso de cicatrización. En este proceso pueden
producirse reacciones normales de fibrosis (cápsulas fibróticas) que muy probablemente irán
desapareciendo con el tiempo. Cuando la reacción es prolongada, pero de mínimo impacto, es posible
observar, por microscopía de los tejidos, presencia de fagocitos y fibroblastos, pudiéndose originar
granulomas, en algunos casos.
Biomateriales.

Consideración a tener en cuenta (II)
Una vez implantados, la mayoría de los metales sufren un proceso de oxidación electroquímica para
conseguir una mayor estabilidad termodinámica. Las reacciones pueden ser de dos tipos; de reducción
(reacción catódica) o de oxidación ( reacción anódica).
Los materiales implantados deben ser biocompatibles, esto es, compatibles con los tejidos del cuerpo
humano, en general, y, en el caso de la cirugía traumatológica y ortopédica, con los huesos y las
articulaciones. La biocompatibilidad es el grado de tolerancia biológica local de un determinado
material y se manifiesta por la ausencia de respuesta inflamatoria aguda o crónica y por su adecuada
integración en el organismo respecto a un periodo de tiempo, con ausencia de alteraciones en tejidos
próximos al implante.
Si un material es biocompatible, no se origina toxicidad en el organismo, ni se produce degradación
del material por el mismo. La biocompatibilidad no producirá reacción inflamatoria del organismo, ni
reacción alérgica, ni reacciones sistémicas por difusión de iones.
Biomateriales.

Consideración a tener en cuenta (III)
El organismo humano no acepta cualquier tipo de material para su implantación y, por ello, resulta
necesaria la realización de test de biocompatibilidad entre el material y el huésped. A la hora de
diseñar y fijar el implante hay que tener en cuenta las características del paciente en función de la
calidad del hueso, la edad y la actividad diaria.
La biofuncionalidad es la adecuación entre un material y su aplicación clínica y la respuesta tisular es
la que manifiestan los tejidos ante la presencia de un cuerpo extraño. Esta respuesta puede ser desde
una mínima inflamación hasta una reacción de rechazo severa.
Biomateriales.

Consideración a tener en cuenta (IV)
• Corrosión. Aunque ciertos materiales implantados se encuentran en nuestro organismo en
pequeñas cantidades (hierro, cromo y cobalto), no dejan de ser “cuerpos extraños” para el mismo,
por lo cual, debido al pH del organismo, el contacto de alguno de estos elementos con la célula
puede provocar corrosión del material entendida como la alteración progresiva del mismo por
mecanismos electroquímicos con liberación de iones metálicos. Como resultado de ello
desencadenarse una infección localizada.
• Fatiga. La resistencia a la fatiga es la capacidad de soportar deformaciones variables sin llegar a la
fractura del material (crecimiento de grietas).
• Desgaste. Se entiende por desgaste la perdida de las superficies sólidas como resultado de una
acción mecánica.
• Apantallamiento mecánico. Según el teorema de Wolf.
Biomateriales metálicos.

Pruebas diagnósticas
Radiología simple clásica con unas proyecciones de carácter anteroposterior
de la pelvis y axial de cadera. (Fig. 25)
Proyección “cross-table” de cadera, que consiste en la medición del ángulo de
anterversión del componente cotiloideo. (Fig. 26)
Fig 25. Radiología.
Fig 26. “cross-Table”

La mejor definición de imagen es la resonancia magnética con
software de reducción de artefactos metálicos, que sirve para
localizar la acumulación de cualquier tipo de fluido alrededor de la
prótesis, a parte del grado de necrosis de los tejidos circundantes (fig.
27 ).
Fig 27. Imagen de una
resonancia magnética

Otro tipo de pruebas son las determinaciones analíticas en sangre o suero, incluyen:
• Proteína C reactiva
• La velocidad de sedimentación globular
• Niveles de creatina.
• Relación lineal entre la concentración de Co o Cr y las tasas de desgaste de los
componentes protésicos.
En la sangre.
Concentración de Co-Cr
Concentración de Cr en suero en
casos sin desgaste
<5 𝜇/L.
Concentración de Co en suero en
pacientes operados de forma
unilateral en casos sin desgaste
<2𝜇/L.
Concentración de cromo en suero en
pacientes bilaterales
Aumento de aproximadamente un tercio
de la cifra media.
Concentración de cromo en suero en
pacientes bilaterales
Aumento de aproximadamente el 50%
respecto a los niveles normales.
Valores de Co entre 2 𝜇/L y 10 𝜇/L Valores de riesgo
Valores de Co >10 𝜇/L Incremento del desgaste articular,
con una especificidad del 100%
Valores de Co > 20 𝜇/L Riesgo muy alto de intoxicación
sistémica
Valores normales de referencia para el
Co en orina:
<0.5 𝜇/L
Valores normales de referencia para el
Cr en orina:
<2 ng/mL

Biomateriales compatibles
Las aleaciones de metales son cristalinas y se denominan granulaciones. Cuanto menor sea el
grano, mejor será la flexibilidad y la resistencia. Para aumentar la calidad del grano hay que realizar un
calentamiento que llegue al punto de fusión. El proceso de fabricación por forjado reduce el tamaño de
la granulación, aumenta la uniformidad y orientación de la estructura cristalina y cierra el vacío
existente entre las granulaciones.
Algunos de los biomateriales más usados son:
• Acero inoxidable.
• Co y sus aleaciones.
• Ti y sus aleaciones.
Materiales actuales.

Materiales metálico más empleados:
Los aceros inoxidables resisten la corrosión con Cr(≥ 12%) como principal elemento de aleación,
contiene un bajo contenido en C(%), lo que permite que el Cr, genere una capa de pasivación
biocompatible (Cr2O3) superficial, además de frenar la corrosión. El Ni mejora las propiedades
estabilizando la fase FCC (𝛾).
Hay cuatro tipos de acero inoxidable, según su composición química:
Aceros inoxidables martensíticos, cuya proporción de cromo está entre el 11,5% y el 18%. Su
característica principal es su magnetismo. Su dureza depende del contenido de carbono.
Aceros inoxidables ferríticos que contienen 14-27% Cr y cuyo contenido en C es muy bajo. Son
magnéticos y por ello se utilizan menos en medicina.
Acero inoxidable.

Materiales metálico más empleados (I):
Acero inoxidable.
Aceros inoxidables austeníticos (316 y 316L): con Fe (60%), Cr(20%), Ni(15%), Mo(3%) y
también Mn y C en pequeñas cantidades. No son magnéticos. Resisten mucho mejor la corrosión
que los dos citados anteriormente. (fig.28 )
Aceros inoxidables endurecibles por precipitación. Tienen un menor contenido de níquel y en su
composición pueden estar también presentes el titanio y el aluminio.
Fig 28. Acero inoxidable
austenítico, 316L

Materiales metálico más empleados (II):
Son conocidas como aleaciones de Cr-Co, llamado vitalio, y pueden ser de dos tipos:
Las de Co(60%), Cr (30%) y Mo (7%) (Co-Cr-Mo) y las de cobalto, níquel, cromo y molibdeno (Co-Ni-
Cr-Mo).
El molibdeno se añade para obtener un grano más fino y de ese modo conseguir una mayor
resistencia después de moldear o forjar la prótesis.
Es una aleación con altas propiedades mecánicas, gran resistencia a la fatiga de materiales, a la
corrosión galvánica y al agrietamiento.
Se trata de la aleación más adecuada para superficies articulares que soportan altas tensiones como la
cadera, la rodilla y el hombro.
Se utiliza en traumatología desde 1936.
Aleaciones con base de cobalto.

Materiales metálico más empleados (III):
El titanio es un metal de los llamados metales de transición en estado sólido con un punto de fusión de
1668 ºC y con una estructura cristalina hexagonal.
En estado puro presenta menor rigidez y resistencia y una mayor corrosión que sus aleaciones. Su
aleación más utilizada es la que está formada por una proporción de Ti (90%), Al(6%) y V(4%)
[Ti6Al4V]. por ser la que ofrece una mejor resistencia a la corrosión y a la corrosión fatiga y por sus
excelentes características biomecánicas. No contiene Ni.
La característica que hace del titanio un biomaterial es su naturaleza paramagnética, esto es, que no
se imanta como consecuencia de su estructura electrónica, siendo, además, muy resistente a la
corrosión y a la tracción.
El TAN (Ti6Al7Nb) es una aleación relativamente nueva, para las futuras generaciones de implantes
diseñados para la fijación de fracturas.
Aleaciones con base de titanio.

Casos de fallos:
Prótesis de cadera MoM
Protesis de Mckee-Farrar:
Problemas de aflojamiento temprano.
Una tasa alta de infección
Posibilidad de carcinogénesis.
Prótesis de Wagner:
La necesidad del remplazo total a causa de fracturas en el cuello femoral
Gran producción de partículas de detritus.
Osteolisis
Desplazamiento del componente femoral.
Errores de diseño.

Casos de fallos:
Retirada del mercado mundial de las prótesis de superficie DUROM, ASR y de las cabezas de gran
diámetro.
A partir del año 2010, a raíz de la retirada del mercado mundial de las prótesis de superficie Durom
(Zimmer® ) y ASR (Depuy Johnson&Johnson® ), así como de las cabezas de gran diámetro XL (Depuy
Johnson&Johnson® ), el uso del par de fricción metal-metal en la cadera, es un tema de controversia
en la literatura científica.
Se ha observado que este modelo de prótesis precisa un recambio (revisión) superior a otros modelos.
En general, la tasa de revisión a los 5 años es del 12% para la ASR siendo claramente superior a la
tasa de revisión en otros modelos protésicos (6% a los 5 años y 12% a los 10 años).
Errores de diseño.

Casos de fallos:
Aunque la mayoría de los pacientes con este tipo de prótesis se
encuentran bien, existe evidencia de que, en algunas
ocasiones, el par metal-metal genera reacciones adversas,
locales y sistémicas, debido a la gran liberación de iones de
cobalto y cromo en el espacio articular. Además, estas
partículas de desgaste no solo proceden de la interlínea
articular, sino que también lo hacen a partir de la unión modular
cabeza-cuello (cono morse) de las prótesis con vástago. Las
reacciones adversas a dichas partículas de desgaste (“Adverse
Reaction to Metal Debris – ARMD”) suponen el mecanismo de
fallo más importante de este par de fricción.
Errores de diseño.
Fig 28. prótesis ASR de la casa De
Puy (Johnson & Johnson)

Prótesis metal
Podemos deducir que en un futuro no muy lejano se emplearán metales sin contenido en Ni.
Y probablemente se dejen de usar, pues aunque tiene sus ventajas, las prótesis mejorar sus propiedad
en compañía de plásticos o cerámicas.
"Los implantes de metal sobre metal pueden mejorar en gran medida las vidas de la gente, pero son
una tecnología imperfecta“ - Laurence D. Marks, tras su estudio del estudio desde la Universidad de
Northwestern
Futuro

Bibliografía
1. https://copublications.greenfacts.org/es/metal-metal-protesis/citizens-summary-metal-metal-es.pdf
2. https://www.amputee-coalition.org/resources/spanish-history-prosthetics/
3. https://repositorio.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/2179/GutierrezdeRozasAstigarragaP.pdf?
sequence=1
4. https://es.slideshare.net/formaciossibe/ppoint-trabajo?qid=de022e1c-c9ed-4f31-b063-
96c4c35e120d&v=&b=&from_search=3
5. https://www.sendagrup.com/2014/06/16/historia-de-la-protesis-total-de-cadera/
6. http://www.secca.es/protesisMoMclinguide2012.pdf
7. http://www.rpa.spot.pt/getdoc/e0a5a829-0b1e-4381-8536-e367a061e0df/Durom-Resurfacing.aspx
8. http://www.cirugia-
osteoarticular.org/adaptingsystem/intercambio/revistas/articulos/2132_161_190_ocr.pdf
Webgrafía.

Bibliografía (I)
9. http://www.doctorfraguas.es/articulo/protesis-defectuosa-depuy
10.http://www.sjhsyr.org/upload/docs/A%20Total%20Hip%20Replacement%20Surgery%20handbook%
20revised%20feb%202013.pdf
11.https://orthoinfo.aaos.org/en/treatment/total-hip-replacement/
12.https://orthoinfo.aaos.org/es/treatment/reemplazo-total-de-cadera-total-hip-replacement/b
13.https://www.thaimedicalvacation.com/hip-replacement-arthroplasty-surgery/
14.https://orthoinfo.aaos.org/en/treatment/knee-replacement-implants/
15.https://orthoinfo.aaos.org/en/treatment/unicompartmental-knee-replacement/
16.https://www.arthritisresearchuk.org/arthritis-information/surgery/knee-
replacement/disadvantages.aspx
17.https://orthoinfo.aaos.org/en/treatment/total-elbow-replacement/
Webgrafía.

Bibliografía (II)
18.https://emedicine.medscape.com/article/1250275-overview
19.https://orthoinfo.aaos.org/en/treatment/total-joint-replacement/
20.http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/moodle/mod/page/view.php?id=164207
21.http://www.clinicadrdelacerda.com/protesis-total-hombro
22.http://www.oapublishinglondon.com/article/604
23.http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2306-41022015000200004
24.http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/133682-Biomateriales-para-el-par-articular-
de-las-protesis-de-cadera.html
25.http://www.elsevier.es/es-revista-revista-espanola-cirugia-ortopedica-traumatologia-129-articulo-
protesis-parcial-hombro-revision-conceptos-13128703
26.http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1889-836X2013000200007
Webgrafía

Bibliografía (III)
27.Bravman JT, Brunelli J, Caperton K, Mccarty EC. Glenohumeral arthritis in the athlete. In: Miller MD,
Thompson SR, eds. DeLee and Drez's Orthopaedic Sports Medicine: Principles and Practice. 4th
ed. Philadelphia, PA: Elsevier Saunders; 2015:chap 56.
28.Throckmorton TW. Shoulder and elbow arthroplasty. In: Azar FM, Beaty JH, Canale ST,
eds. Campbell's Operative Orthopaedics. 13th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2017:chap 12.
29.Versión en inglés revisada por: C. Benjamin Ma, MD, Professor, Chief, Sports Medicine and
Shoulder Service, UCSF Department of Orthopaedic Surgery, San Francisco, CA. Also reviewed by
David Zieve, MD, MHA, Medical Director, Brenda Conaway, Editorial Director, and the A.D.A.M.
Editorial team.
30.Arthroplasty of the shoulder. J Bone Joint Surg Br. 2006;88:562-75.
Bibliografía Web

Bibliografía (IV)
31.Shands AR. Historical milestones in the development of modern surgery of the hip joint. En:Tronzo
R.G., eds. Surgery of the hip joint. Lea &Febiger. Philadelphia, 1973.
32.Murphy JB. Arthroplasty. Ann Surg, 57:593-647, 1913
33.Loewe O. ÜberHautimplatationanStelle der freienFaszien-plastik. München. MedWschr, 60: 1320,
1913.
34.Smith-Peterson NM. Arthroplasty of the hip, a new method. J BoneJointSurg. 21: 269-288; 1939.
35.Aufranc OE. Constructive hip surgery with Vitallium mold. A report on 1000 cases of arthroplasty of
the hip over a 15-year period. J BoneJointSurg. 39A: 237-248; 1957.
36.Judet R, Judet J. Technique and results with the acrylic femoral head prosthesis. J BoneJointSurg
34-B: 173, 1952.
37.Thompson FR. Vitaliumintramedulary hip prosthesis; preliminary report. New York J.Med., 52:3011-
3020, 1952
Bibliografía Web

Bibliografía (V)
38.Moore AT. Metal hip joint: new self-locking Vitalium prosthesis. SouthhernMed. J., 45:1015-1019;
1952.
39.Amstutz HC, Grigoris P. Metal on metal bearings in hip arthroplasty. ClinOrthop, 329 :13-34 ; 1996.
40.McKee GK, Watson-Farrar J. Replacement of arthritic hips by the McKee-Farrar prosthesis. J
BoneJointSurg. 48-B:245-256; 1966.
41.Ring PA. Complete replacement arthroplasty of the hip by the Ring Prosthesis. J BoneJointSurg. 50-
B:720-731; 1968.
41.Charnley J, Cupic Z. The nine and ten year results of the low-friction arthoplasty of the hip.
ClinOrthop, 95: 9; 1973
42.Charnley J, Halley DK. Rate of wear in total hip replacement. ClinOrthop, 112: 170-180,1975.
43.Charnley J. The long-term result of low-friction arthoplasty of the hip as a primary intervention. J
BoneJointSurg. 54-B:61; 1972
Bibliografía Web

Bibliografía (VI)
44.Charnley J. The reaction of bone to self-curing acrylic cement: a long -term histologicl study in man.
J BoneJointSurg. 52-B:340; 1970.
45.Charnley J. Total hip replacement by low-friction arthoplasty. ClinOrthop, 72: 7; 1970
46.Charnley J. The bondig of prosthesis to bone by cement. J Bone Joint Surg. 46-B:518; 1964.
47.Charnley J. Arthoplasty of the hip: a new operation. Lancet, 1:1129, 1961.
48.Wroblewski BM, Lynch M, Atkinson JR, Dowson D, Isaac GH. External wear of the polyethylene
socket in cemented total hip arthoplasty. J BoneJointSurg (Br). 69:61-63; 1987.
49.Wroblewski BM. Charnley low friction arthro-plasty. Review of the past, prente status, and prospect
for the future. ClinOrthop, 210: 37-42,1986
50.Wroblewski BM. 15-21 year results of the Charnley low friction arthro-plasty. ClinOrthop, 211: 30-
35,1986
Bibliografía Web

Bibliografía (VII)
51.Kolb A, Grübl A, Schneckener CD, Chiari C, Kaider A, Lass R, Windhager R. Cementless total hip
arthroplasty with the rectangular titanium Zweymüller stem: a concise follow-up, at a minimum of
twenty years, of previous reports.J Bone Joint Surg Am. 2012 Sep 19;94(18):1681-4
Bibliografía Web

Prótesis Metal-Metal
Biomecánica y biomateriales.
Autor: Marcos J. Hernández Gil
Zaragoza a 30 de enero 2018
Gracias.
Máster en Ingeniería Biomédica

Prótesis de cadera MoM: historia, tipos y anatomía

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie Prótesis de cadera MoM: historia, tipos y anatomía

Ähnlich wie Prótesis de cadera MoM: historia, tipos y anatomía (20)

Kürzlich hochgeladen

Kürzlich hochgeladen (20)

Prótesis de cadera MoM: historia, tipos y anatomía

Hinweis der Redaktion