Novedoso diseño español de una prótesis de hueso plástica para uso veterinario

La exoendoprótesis es un procedimiento de salvaguardia de las extremidades en humanos y, en menor medida, en animales. Debido a que el implante se inserta en el canal medular de un hueso largo, sus ventajas son ausencia de dolor, retraso en la transferencia de carga, eficiencia energética y buena propiocepción.

Sin embargo, se han informado complicaciones, como infección, ruptura de la piel, aflojamiento aséptico, fallo del dispositivo y avulsión. Las dos últimas complicaciones pueden estar relacionadas con fenómenos de stress-shielding, que produce remodelado en respuesta a las cargas sufridas por la extremidad.

En cuanto al aflojamiento aséptico, está relacionado con mayor rigidez de los metales en comparación con el hueso, y con los desechos metálicos de la prótesis.

Un material rígido es reacio a deformarse y difícil de adaptar cuando se inserta en un objeto flexible, como el canal medular de un hueso. Por lo tanto, no se puede esperar un ajuste perfecto del material rígido al hueso. Este desajuste produce una falta de transmisión de tensión entre el material rígido y el hueso, que es una de las razones de los problemas causados.

Del mismo modo, es el material flexible, el hueso, el que se deforma a causa del material rígido en caso de transmisión irregular de esfuerzos. Por lo tanto, estos fenómenos están relacionados con el material elegido de un dispositivo médico, y su efecto podría reducirse seleccionando otros materiales con una rigidez más cercana al hueso. No obstante, hoy en día, todos los implantes veterinarios son individualizados y fabricados en metal.

Buscando la reducción de precio y evitando las complicaciones antes mencionadas relacionadas con la rigidez del metal, se podrían considerar otros materiales para los implantes. La rigidez está directamente relacionada con las propiedades elásticas de un material. Por ello, se podría considerar un material no metálico con propiedades elásticas similares a las del hueso para reducir el aflojamiento aséptico de un dispositivo médico sobre un hueso.

La polieteretercetona (PEEK) es uno de esos materiales alternativos no metálicos para dispositivos médicos. El PEEK es un termoplástico de la familia de las poliariletercetonas que generalmente se utiliza para diferentes especialidades de la medicina humana, como neurocirugía, traumatología y cirugía dental y craneomaxilofacial. PEEK también es bioinerte en el entorno fisiológico y tiene buena biocompatibilidad. Es uno de los polímeros con buenas propiedades mecánicas, como sus propiedades de soporte de peso y resistencia. Además, su rigidez es más cercana a la del hueso que a la del metal. Todas estas características específicas lo convierten en un candidato para evitar el stress-shielding.

Partiendo de las premisas anteriores, un grupo de investigadores españoles, entre los que se incluyen veterinarios e ingenieros, han realizado un experimento con el objetivo de determinar si el material PEEK en contacto con el hueso podría ser una opción de soporte de peso para los pacientes caninos durante sus marchas regulares.

PRÓTESIS IMPRESA EN 3D

El trabajo describe la investigación inicial ex vivo sobre el uso de una funda de PEEK para la interfaz entre el hueso y la parte interna de una exoendoprótesis en el contexto de la cirugía conservadora de extremidades. El elemento endoprótesis impreso en 3D se probó mediante nuevos protocolos de carga para imitar las cargas caninas normales al caminar, trotar y galopar. Hasta donde alcanza el conocimiento de los autores, no existe evidencia anterior de pruebas mecánicas para otras exo-endoprótesis en medicina veterinaria.

Tras la realización de diversas pruebas mecánicas de presión, los autores pudieron comprobar que “el elemento endoprotésico impreso en 3D puede soportar las cargas de soporte de peso normales reportadas en perros al caminar y trotar”.

Además, la endoprótesis soportó mayores fuerzas de flexión y compresión que las tibias caninas durante el galope. Asimismo, explican que “todos los resultados obtenidos durante nuestras pruebas fueron más del doble de la carga vertical que tendrá que soportar la endoprótesis durante la vida del canino”. Por lo tanto, “PEEK podría ser una opción interesante para los implantes de carga en animales”.

En conclusión, “la parte estudiada puede soportar en gran medida el peso de un perro durante un paso de galope y con una frecuencia superior a este paso sin detrimento de su carga máxima”. Esto hace que “las exo-endoprótesis de PEEK impresas en 3D sean una opción mecánica adecuada para dispositivos médicos en medicina veterinaria”.