Clasificación funcional de los ligamentos del carpo, estudio cinético mediante escáner 3D

Abstract

INTRODUCCIÓ La classificació dels lligaments del carp s'ha vist modificada pel millor coneixement de la cinètica carpiana i la seva resposta davant la càrrega isomètrica. La seva distribució i disseny específic està preparat perquè suportin millor les càrregues en compressió axial i tracció. L'obliqüitat de les fibres té un sentit biomecànic, i està formant dues hèlixs principals. L'objectiu d'aquesta tesi és avaluar el paper dels lligaments segons el patró de comportament sota les situacions de càrrega isomètrica, i així provar la hipòtesi sobre la nova classificació funcional dels lligaments carpians.

MATERIAL i MÈTODES Estudi en cadàver en què es va seleccionar 12 lligaments carpians, es va mesurar la longitut en superfície i la variació positiva o negativa, des de la posició de supinació a pronació carpiana mitjançant un escàner 3D portàtil. L'escàner 3D Handy Scan és un dispositiu portàtil, utilitza un làser amb llum estructurada per capturar la geometria tridimensional dels lligaments en diferents condicions i avalua qualsevol canvi de forma o tensió. Posteriorment, valorem com es comporta cada grup dels lligaments quan un d'ells falla.

RESULTATS Sota càrrega axial, els lligaments carpians es poden dividir en dos grups des del punt de vista funcional. Un grup que resisteix les forces de rotació en pronació, que anomenem antipronadors, i un altre grup que resisteix les forces de supinació, que anomenem antisupinadors.

Els lligaments carpians que presenten una funció antipronadora són: lligament escafolunar dorsal, intercarpià dorsal, radiescafocapitate, lunotriquetral volar i ulnotriquetral. D'altra banda, els lligaments carpians que presenten una funció antisupinadora són: lligament raditriquetral dorsal, arquat palmar medial, escafotrapezial, escafolunar volar i ulnolunar. Deu dels 12 lligaments estudiats presenten una clara funció antipronadora o antisupinadora amb diferències estadísticament significatives. Quan falla el lligament escafolunar s'observa que es manté la funció de tots els antipronadors en pronació, destacant el lligament intercarpià dorsal que en triplica en longitut. Quan falla el lligament arquat palmar medial es manté la funció de tots els antisupinadors en supinació, destacant el lligament raditriquetral dorsal i l'escafotrapezial que n'augmenten la longitut notablement. Aquestes dades també són estadísticament significatives. DISCUSSIÓ Coneixem els patrons de moviment del carp. També sabem que els lligaments són òrgans sensibles, que detecten i controlen l'estabilitat i restringeixen la mobilitat davant les forces de torsió. Quan dos lligaments exhibeixen una resposta similar davant de la càrrega, es diu que tenen un comportament isodinàmic. Els mecanoreceptors de lligaments isodinàmics generaran estímuls propioceptius similars alhora. Estudiem els lligaments carpians i la seva funció per entendre millor els mecanismes d'estabilització carpiana i trobar alternatives quan tractem les lesions lligamentoses del carp. Hem demostrat que hi ha 2 grups de lligaments disposats en forma d'hèlixs en direccions oposades controlant la seva acció combinada. Quan en falla un, la resta dels seus isodinàmics poden fer una acció compensadora, salvant el dèficit que pogués presentar el carp.

CONCLUSIONS Els lligaments que presenten un comportament antipronador són: escafolunar dorsal, intercarpià dorsal, radiescafocapitate, lunotriquetral volar i ulnotriquetral. Els lligaments que presenten un comportament antisupinador són: raditriquetral dorsal, arquat palmar medial, escafotrapezial, escafolunar volar i ulnolunar. Quan valorem els lligaments isodinàmics, en absència del lligament escafolunar dorsal, el lligament intercarpià dorsal és el lligament que més variació en longitut demostra, indicant la seva importància com a estructura lligamentosa que pot compensar una deficiència o disfunció del lligament escafolunar dorsal. El lunotriquetral volar i radiescafocapitate també col·laboren com a antipronadors. Quan falta el lligament arquat palmar medial, els lligaments raditriquetral dorsal i l'escafotrapezial són els lligaments que més varien la seva longitut en augment, com a lligaments isodinàmics antisupinadors.

INTRODUCCIÓN La clasificación de los ligamentos del carpo se ha visto modificada por el mayor conocimiento de la cinética carpiana y su respuesta ante la carga isométrica. Su distribución y diseño específico está preparado para que soporten mejor las cargas en compresión axial y tracción. La oblicuidad de sus fibras tiene un sentido biomecánico, y está formando dos hélices principales. El objetivo de esta tesis es evaluar el papel de los ligamentos según el patrón de comportamiento bajo las situaciones de carga isométrica, y de esta forma, probar la hipótesis sobre la nueva clasificación funcional de los ligamentos carpianos.

MATERIAL y MÉTODOS Estudio en cadáver en el que se seleccionaron 12 ligamentos carpianos, se midió su longitud en superficie y la variación positiva o negativa de ésta, desde la posición de supinación a pronación carpiana mediante un escáner 3D portátil. El escáner 3D Handy Scan es un dispositivo portátil, utiliza un láser con luz estructurada para capturar la geometría tridimensional de los ligamentos en diferentes condiciones, y evalúa cualquier cambio de forma o tensión. Posteriormente, valoramos cómo se comporta cada grupo de los ligamentos cuando uno falla.

RESULTADOS Bajo carga axial, los ligamentos carpianos se pueden dividir en dos grupos desde el punto de vista funcional. Un grupo que resiste las fuerzas de rotación en pronación, que llamamos antipronadores, y otro grupo que resiste las fuerzas de supinación, que llamamos antisupinadores.

Los ligamentos carpianos que presentan una función antipronadora son: ligamento escafolunar dorsal, intercarpiano dorsal, radioescafocapitate, lunotriquetral volar y ulnotriquetral. Por otro lado, los ligamentos carpianos que presentan una función antisupinadora son: ligamento radiotriquetral dorsal, arcuato palmar medial, escafotrapezial, escafolunar volar y ligamento ulnolunar. Diez de los 12 ligamentos estudiados presentan una clara función antipronadora o antisupinadora con diferencias estadísticamente significativas. Cuando falla el ligamento escafolunar se observa que se mantiene la función de todos los antipronadores en pronación, destacando el ligamento intercarpiano dorsal que triplica su longitud. Cuando falla el ligamento arcuato palmar medial se mantiene la función de todos los antisupinadores en supinación, destacando el ligamento radiotriquetral dorsal y el escafotrapezial que aumentan su longitud notablemente. Estos datos también son estadísticamente significativos.

DISCUSIÓN Conocemos los patrones de movimiento del carpo. También sabemos que los ligamentos son órganos sensibles, que detectan y controlan la estabilidad restringiendo la movilidad ante las fuerzas de torsión. Cuando dos ligamentos exhiben una respuesta similar ante la carga, se dice que tienen un comportamiento isodinámico. Los mecanorreceptores de ligamentos isodinámicos, generaran estímulos propioceptivos similares al mismo tiempo. Estudiamos los ligamentos carpianos y su función para entender mejor los mecanismos de estabilización carpiana, y encontrar alternativas cuando tratamos las lesiones ligamentosas del carpo. Hemos demostrado que existen 2 grupos de ligamentos dispuestos en forma de hélices en direcciones opuestas controlando su acción combinada. Cuando falla uno, el resto de sus isodinámicos pueden realizar una acción compensadora, salvando el déficit que pudiera presentar el carpo.

CONCLUSIONES Los ligamentos que presentan un comportamiento antipronador son: escafolunar dorsal, intercarpiano dorsal, radioescafocapitate, lunotriquetral volar y ulnotriquetral. Los ligamentos que presentan un comportamiento antisupinador son: radiotriquetral dorsal, arcuato palmar medial, escafotrapezial, escafolunar volar y ulnolunar. Cuando valoramos los ligamentos isodinámicos, en ausencia del ligamento escafolunar dorsal, el ligamento intercarpiano dorsal es el ligamento que más variación en longitud sufre, indicando su importancia como estructura ligamentosa que puede compensar una deficiencia o disfunción del ligamento escafolunar dorsal. El lunotriquetral volar y radioescafocapitate también colaboran como antipronadores. Cuando falta el ligamento arcuato palmar medial, los ligamentos radiotriquetral dorsal y el escafotrapezial son los ligamentos que varían su longitud en aumento, como ligamentos isodinámicos antisupinadores.

INTRODUCTION The classification of carpal ligaments has been modified due to a better understanding of carpal kinetics and their response to isometric loading. Their distribution and specific design are prepared to better withstand loads in axial compression and traction. The obliquity of their fibers has a biomechanical significance, forming two main helices. The aim of this thesis is to evaluate the role of ligaments based on their behavior patterns under isometric loading conditions and, in this way, test the hypothesis regarding the new functional classification of carpal ligaments. MATERIALS AND METHODS A cadaver study was conducted, selecting 12 carpal ligaments, measuring their surface length, and assessing the positive or negative variation of this length from the position of carpal supination to pronation using a portable 3D scanner. The 3D Handy Scan scanner is a portable device that uses structured light laser to capture the three-dimensional geometry of ligaments under different conditions, evaluating any change in shape or tension. Subsequently, we evaluated how each group of ligaments behaves when one fails. RESULTS Under axial loading, carpal ligaments can be divided into two functional groups. One group resists rotation force in pronation, which we call "antipronators," and the other group resists supination forces, which we call "antisupinators." The carpal ligaments that function as antipronators are: dorsal scapholunate ligament, dorsal intercarpal ligament, radioscaphocapitate ligament, volar lunotriquetral ligament, and ulnotriquetral ligament. On the other hand, the carpal ligaments that function as antisupinators are: dorsal radiotriquetral ligament, palmar medial arquate ligament, scaphotrapezial ligament, volar scapholunate ligament, and ulnolunate ligament. Ten out of the 12 ligaments studied show a clear antipronator or antisupinator function with statistically significant differences. Only two of the ligaments under study, the volar radiolunate ligament and the dorsal lunotriquetral ligament, show an antipronator tendency, but no statistically significant differences were found. When the scapholunate ligament fails, all antipronators maintain their function in pronation, with the dorsal intercarpal ligament showing a tripling of its length. When the palmar medial arquate ligament fails, all antisupinators maintain their function in supination, with the dorsal radiotriquetral and scaphotrapezial ligaments notably increasing in length. These data are also statistically significant. DISCUSSION We understand the carpal movement patterns, and we know that ligaments are sensitive organs that detect and control stability by restricting mobility under torsion forces. When two ligaments exhibit a similar response to load, they are said to have an isodynamic behavior. Mechanoreceptors of isodynamic ligaments generate proprioceptive stimuli simultaneously. We studied the carpal ligaments and their function to better understand the mechanisms of carpal stabilization and to find alternatives when treating carpal ligament injuries. We have demonstrated that there are two groups of ligaments arranged in helical formations in opposite directions, controlling their combined action. When one fails, the rest of their isodynamic counterparts can perform compensatory actions, overcoming any deficit that may occur in the carpal region. CONCLUSIONS The ligaments that exhibit antipronator behavior are: dorsal scapholunate, dorsal intercarpal, radioscaphocapitate, volar lunotriquetral, and ulnotriquetral ligaments. The ligaments that exhibit antisupinator behavior are: dorsal radiotriquetral, palmar medial arquate, scaphotrapezial, volar scapholunate, and ulnolunate ligaments. When evaluating isodynamic ligaments in the absence of the dorsal scapholunate ligament, the dorsal intercarpal ligament undergoes the most variation in length, indicating its importance as a ligamentous structure that can compensate for a deficiency or dysfunction of the dorsal scapholunate ligament. The volar lunotriquetral and radioscaphocapitate ligaments also contribute as antipronators. When the palmar medial arquate ligament is absent, the dorsal radiotriquetral and scaphotrapezial ligaments show increased length variations, acting as isodynamic antisupinators.