Deformidades alrededor de la rodilla tras crecimiento guiado con placas fisarias en el tratamiento de las discrepancias de longitud de extremidades inferiores en edad pediátrica. Estudio clínico y experimental

Abstract

Introducció. La discrepància en la longitud de les extremitats inferiors (Leg length discrepancy, LLD) és un motiu freqüent de derivació als especialistes en Ortopèdia Pediàtrica. Actualment, quan existeix una LLD prevista al final de la maduresa esquelètica de 2-5 cm, pot tractar-se mitjançant epifisiodesi temporal amb plaques de banda a tensió (TBP). Existeixen preocupacions en la literatura sobre el risc de desenvolupar deformitats secundàries en els plans coronal i sagital i intraarticulars. Objectius. Estudiar clínicament les diverses deformitats al voltant de l'articulació del genoll que es poden desenvolupar després del tractament mitjançant epifisiodesi temporal amb TBP en el maneig de la LLD. Desenvolupar una eina computacional de creixement guiat en esquelet immadur basada en un model d'elements finits per a poder simular el creixement *fisario baix diverses variables i analitzar com es produeixen aquestes deformitats. Material i mètodes. Estudi clínic observacional mitjançant la revisió retrospectiva d'una base de dades prospectiva bicèntrica (Hospital Universitari Vall d’Hebron i Hospital Sant Joan de Déu) per a identificar les deformitats radiològiques al voltant del genoll que es produeixen després del tractament amb TBP per a la LLD. Es va fer un estudi radiogràfic sobre les deformitats epifisàries (Treball 1) i un estudi mitjançant ressonància magnètica sobre la deformitat en recurvatum (Treball 2). Treball experimental amb un model animal porcí en esquelet immadur, per a obtenir dades mecanobiológicos a partir d'imatges radiològiques, per microTC i histològiques, i posteriorment desenvolupar un model computacional de creixement guiat fisari. Resultats. Treball clínic 1: Es van analitzar 46 fisis en 32 pacients. L'angle del sostre tibial va disminuir en una mitjana de 2,8 ± 5,0° en l’epífisis operada versus un augment de 2,7 ± 3,6° en l’epífisis no operada (p<0,05). El recurvatum femoral es va associar amb una col·locació més anterior de les plaques en el fèmur, amb valors mitjans de PPP de 53,1% versus 60,1% per al grup sense recurvatum (p<0,05). Treball clínic 2: En pacients que van desenvolupar genu recurvatum, la relació mitjana de les àrees femorals posterior amb anterior va ser de 1,60 ± 0,62, i en la tíbia va ser de 2,2 ± 1,2. En pacients sense recurvatum, la relació mitjana de les àrees femorals posterior amb anterior va ser de 0,9 ± 0,2, i en la tíbia va ser de 1,0 ± 0,3 (Ambdues diferencies p<0,05). Treball experimental: Es van intervenir un total de 8 porcs. Es van obtenir imatges radiològiques, per microTC i histològiques. Es va construir un model per a simular el creixement fisario i la frenada fisario en la epifisiodesis temporal amb TBP. Conclusions. La epifisiodesis temporal amb TBP pot resultar en deformitats secundàries al voltant del genoll. Comporta el risc de provocar un canvi petit, però potencialment rellevant en la morfologia de l'articulació del genoll, especialment a la regió de l’epífisi tibial proximal, la importància clínica de la qual encara és incerta. La posició ideal de les plaques fisàries en les fisis femoral distal i tibial proximal per a evitar la deformitat en genu recurvatum ha de situar-se en un punt on existeixi una distribució uniforme de les àrees fisàries anterior i posterior en el pla fisari transversal multidimensional. El nostre model de simulació computacional d'elements finits del creixement fisari basat en dades experimentals mecano-biològics d'un model animal porcí estableix les bases per a construir una eina útil en la predicció de diferents situacions de creixement guiat fisari, si bé encara precisa d'adaptacions paramètriques per a ajustar-se a la realitat.

Introducción. La discrepancia en la longitud de las extremidades inferiores (Leg length discrepancy, LLD) es un motivo frecuente de derivación a los especialistas en Ortopedia Pediátrica. Actualmente, cuando existe una LLD prevista al final de la madurez esquelética de 2-5 cm, puede tratarse mediante epifisiodesis temporal con placas de banda a tensión (TBP). Existen preocupaciones en la literatura acerca del riesgo de desarrollar deformidades secundarias en los planos coronal y sagital e intraarticulares. Objetivos. Estudiar clínicamente las diversas deformidades alrededor de la articulación de la rodilla que se pueden desarrollar tras el tratamiento mediante epifisiodesis temporal con TBP en el manejo de la LLD. Desarrollar una herramienta computacional de crecimiento guiado en esqueleto inmaduro basada en un modelo de elementos finitos para poder simular el crecimiento fisario bajo diversas variables y analizar cómo se producen estas deformidades. Material y métodos. Estudio clínico observacional mediante la revisión retrospectiva de una base de datos prospectiva bicèntrica (Hospital Universitari Vall d’Hebrón y Hospital Sant Joan de Déu) para identificar las deformidades radiológicas alrededor de la rodilla que se producen después del tratamiento con TBP para la LLD. Se hizo un estudio radiográfico sobre las deformidades epifisarias (Trabajo 1) y un estudio mediante resonancia magnética sobre la deformidad en recurvatum (Trabajo 2). Trabajo experimental con un modelo animal porcino en esqueleto inmaduro, para obtener datos mecanobiológicos a partir de imágenes radiológicas, por microTC e histológicas, y posteriormente desarrollar un modelo computacional de crecimiento guiado fisario. Resultados. Trabajo clínico 1: Se analizaron 46 fisis en 32 pacientes. El ángulo del techo tibial disminuyó en una media de 2,8 ± 5,0° en la epífisis operada versus un aumento de 2,7 ± 3,6° en la epífisis no operada (p<0,05). El recurvatum femoral se asoció con una colocación más anterior de las placas en el fémur, con valores medios de PPP de 53,1% versus 60,1% para el grupo sin recurvatum (p<0,05). Trabajo clínico 2: En pacientes que desarrollaron genu recurvatum, la relación media de las áreas femorales posterior con anterior fue de 1,60 ± 0,62, y en la tibia fue de 2,2 ± 1,2. En pacientes sin recurvatum, la relación media de las áreas femorales posterior con anterior fue de 0,9 ± 0,2, y en la tibia fue de 1,0 ± 0,3 (Ambas diferencias p<0,05). Trabajo experimental: Se intervinieron un total de 8 cerdos. Se obtuvieron imágenes radiológicas, por microTC e histológicas. Se construyó un modelo para simular el crecimiento fisario y el frenado fisario en la epifisiodesis temporal con TBP. Conclusiones. La epifisiodesis temporal con TBP puede resultar en deformidades secundarias alrededor de la rodilla. Comporta el riesgo de provocar un cambio pequeño, pero potencialmente relevante en la morfología de la articulación de la rodilla, especialmente en la región de la epífisis tibial proximal, la importancia clínica de la cual todavía es incierta. La posición ideal de las placas fisarias en las fisis femoral distal y tibial proximal para evitar la deformidad en genu recurvatum tiene que situarse en un punto donde exista una distribución uniforme de las áreas fisarias anterior y posterior en el plano fisario transversal multidimensional. Nuestro modelo de simulación computacional de elementos finitos del crecimiento fisario basado en datos experimentales mecano-biológicos de un modelo animal porcino sienta las bases para construir una herramienta útil en la predicción de diferentes situaciones de crecimiento guiado fisario, aunque aún precisa de adaptaciones paramétricas para ajustarse a la realidad.

Introduction. Leg length discrepancy (LLD) is a common reason for referral to Pediatric Orthopedics specialists. Currently, when there is a predicted LLD of 2-5 cm at skeletal maturity, it can be treated by temporary epiphysiodesis with tension band plating (TBP). There are concerns in the literature about the effectiveness of these plates in LLD and about the development of secondary deformities in the coronal and sagittal planes, and intraarticular deformities. Objectives. Clinically study the different deformities around the knee joint that can develop after temporary epiphysiodesis with TBP in the treatment of LLD. To design a computational tool for guided growth in the immature skeleton based on finite element modelling in order to study the development of deformities and to apply it for personalized deformity correction. Material and methods. Observational clinical study through a retrospective review of a bicentric prospective database (Vall d’Hebron University Hospital and Sant Joan de Déu Hospital) to identify radiological deformities around the knee that occur after treatment with TBP for LLD. A radiographic study on the epiphyseal deformities was performed (Work 1) and a magnetic resonance study on the recurvatum deformity (Work 2). Experimental study with a porcine animal model in immature skeleton, to obtain mechanobiological data from radiological, microCT and histological images, and subsequently develop a computational model of guided physeal growth. Results. Clinical work 1: 46 physes in 32 patients were analysed. The tibial roof angle decreased by a mean of 2.8 ± 5.0° in the operated epiphysis versus an increase of 2.7 ± 3.6° in the unoperated epiphysis (p<0.05). Femoral recurvatum was associated with more anterior placement of the plates in the femur, with mean PPP values of 53.1% versus 60.1% for the non-recurvatum group (p<0.05). Clinical work 2: In patients who developed genu recurvatum, the mean ratio of the posterior to anterior femoral areas was 1.60 ± 0.62, and in the tibia it was 2.2 ± 1.2. In patients without recurvatum, the mean ratio of the posterior to anterior femoral areas was 0.9 ± 0.2, and in the tibia it was 1.0 ± 0.3 (Both differences p<0.05). Experimental work: A total of 8 pigs were intervened. The model predicts physeal growth with an error of 21% at 4 weeks and replicates the effect of TBPs in the treatment of LLD. Conclusions. Temporal epiphysiodesis with TBP is effective in correcting moderate LLD. This treatment can result in secondary deformities around the knee. It carries the risk of causing a small but potentially relevant change in the morphology of the knee joint, especially in the region of the proximal tibial epiphysis, the clinical significance of which is still uncertain. The ideal position of the physeal plates in the distal femoral and proximal tibial physes to avoid genu recurvatum deformity has to be located at a point where there is a uniform distribution of the anterior and posterior physeal areas in the multidimensional transverse physeal plane. Our finite element computational simulation model of physeal growth based on mechano-biological experimental data from a porcine animal model constitutes the basis for building a useful tool in the prediction of different situations of guided physeal growth, although it still needs of parametric adaptations to adjust to reality.