ciencia básica musculoesquelética para el traumatólogo en

© 2021 AAOS Instructional Course Lectures, Volume 70 1

C A P Í T U L O

IntroducciónLas fracturas representan uno de los problemas afrontados con más frecuen-cia por el traumatólogo en ejercicio1. Para determinar una estrategia terapéu-tica, el traumatólogo debe analizar los

factores relacionados con el paciente, el tipo y la localización de la fractura y el estado de la cubierta de partes blan-das. El conocimiento de las implica-ciones clínicas de la consolidación ósea primaria y secundaria, así como de los

ambientes de tensión local resultantes, permite al traumatólogo aumentar al máximo la probabilidad de consolida-ción de la fractura sin complicaciones. El objetivo de este capítulo es analizar la consolidación ósea primaria y secun-daria así como la mecanobiología de la consolidación de las fracturas, con aten-ción especial a las aplicaciones prácticas al tratamiento de las fracturas.

Consolidación ósea primaria y secundariaLas fracturas curan mediante consolida-ción ósea primaria o secundaria según la estrategia terapéutica y la mecano-biología resultante. La consolidación ósea primaria, descrita por primera vez por Danis2, se produce sin formación de callo cuando una fractura se reduce anatómicamente y se comprime, consi-guiendo una estabilidad absoluta. Esto se consigue mediante conos de corte, que contienen un borde de avance de osteoclastos que causan resorción ósea y preparan el camino para los osteo-blastos que les siguen. Durante la con-solidación ósea primaria a través de las superficies de fractura en compresión, las células progenitoras se diferencian directamente en osteoblastos, mediante osificación intramembranosa3. La

Ciencia básica musculoesquelética para el traumatólogo en ejercicio: optimización de la mecanobiología de la consolidación de las fracturas

L. Henry Goodnoough, MD, PhD • Julius A. Bishop, MD

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A B S T R A C TEl traumatólogo en ejercicio debe conocer la relación entre biome-cánica de las fracturas y biología de las fracturas para mejorar los resultados de los pacientes. Las características de los pacientes, el tipo de fractura y el tipo de consolidación ósea deseada influyen en la toma de decisiones. Deben valorarse las ventajas de realizar un abordaje abierto a una fractura, obtener una reducción anatómica y conseguir una estabilidad absoluta frente al coste biológico para los tejidos y a la probabilidad de poner en riesgo la consolidación. Asimismo, la decisión de realizar una reducción cerrada de una fractura, poner un yeso, una placa de puenteo o un clavo intramedular y lograr una estabilidad relativa requiere que el traumatólogo conozca bien las implicaciones de una tensión más alta en un foco de fractura deter-minado. El objetivo de este capítulo es repasar la ciencia básica de la consolidación ósea primaria y secundaria, con atención especial a las implicaciones clínicas para los traumatólogos en ejercicio.

Instr Course Lect 2021; 70:563- 573.

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consolidación ósea primaria es deseable por lo general en las fracturas articu-lares y en las fracturas simples, en las que la reducción anatómica disminuye también la tensión interfragmentaria. La consolidación secundaria se produce mediante formación de callo cuando se emplean técnicas que consiguen una estabilidad relativa que permite la micromovilidad en el foco de fractura (figura 1). La inmovilización con yeso, el enclavado intramedular y la fijación con una placa de puenteo consiguen una estabilidad relativa y una conso-lidación ósea secundaria. Este proceso empieza por la formación de un hema-toma organizado que más adelante es sustituido por tejido de granulación, un callo blando y, por último, un callo duro, en un proceso muy parecido a la osificación endocondral. La teo-ría propuesta hace poco tiempo de la consolidación y la seudoartrosis ósea proporciona un marco contemporáneo para entender la interacción entre el ambiente mecánico y la consolidación de la fractura4. La teoría de la consolida-ción y la seudoartrosis ósea señala que la homeostasis ósea, la consolidación de la fractura y la seudoartrosis se sitúan en un espectro continuo de formación

y resorción ósea que depende de la movilidad relativa en la unidad de consolidación ósea en función de las fuerzas locales (figura 2). Basándose en la teoría de Perren de la tensión como factor fundamental, la teoría de la con-solidación y la seudoartrosis ósea señala que la consolidación ósea después de una lesión avanza según el ambiente de tensión local5,6. La tensión refleja el movimiento entre los fragmentos de la fractura y las tolerancias de tensión máxima difieren en tejidos distintos7. La osteogénesis se produce en un ambiente de tensión muy baja. Por este motivo, en las fracturas reducidas anatómica-mente con una estabilidad absoluta, la movilidad interfragmentaria es mínima y la tensión es suficientemente baja para permitir la consolidación ósea primaria mediante conos de corte y osificación intramembranosa. Si se consigue una estabilidad relativa mediante inmovili-zación con yeso, enclavado intramedu-lar o fijación con una placa de puenteo existe micromovilidad en la fractura y el ambiente de tensión de la fractura solo permite inicialmente la formación de tejido de granulación. El hematoma y el tejido de granulación disminuyen progresivamente la tensión local, un

efecto favorable que más adelante per-mite la formación de cartílago, que, a su vez, consigue un descenso adicional de la tensión local y, por último, permite la osteogénesis. De este modo, la tensión cambia durante la consolidación de la fractura en respuesta a la diferencia-ción evolutiva del tejido en el foco de fractura.

En la práctica, la teoría de la conso-lidación y la seudoartrosis ósea indica que los distintos tipos de fracturas deben tratarse con estrategias terapéu-ticas diferentes según el mecanismo de consolidación deseado. Por ejemplo, en las fracturas articulares es deseable una consolidación ósea primaria, para lo que es necesario conseguir y man-tener una reducción anatómica. Esto precisa compresión y una estabilidad absoluta, que pueden bajar la tensión hasta un nivel muy parecido al del hueso no lesionado. Por el contrario, en las fracturas diafisarias y metafisarias conminutas es deseable por lo general una consolidación ósea secundaria. Esto hace necesaria una reducción fun-cional (longitud, alineación y rotación) y una estabilidad relativa, que pueden lograrse con varias técnicas diferentes. Según las circunstancias clínicas, los

A B C D

FIGURA 1 Radiografías anteroposteriores del fémur derecho de un niño con una fractura femoral subtrocantérea conminuta de alta energía (A) inmediatamente después de sufrir la lesión, (B) después de la reducción y estabilización con un clavo intramedular acerrojado y (C y D) a las seis semanas y a los seis meses en las que se observa formación de callo abundante y consolidación ósea secundaria.


Ciencia básica musculoesquelética para el traumatólogo en ejercicio: optimización de la mecanobiología de la consolidación de las fracturas Capítulo 3

traumatólogos pueden tratar de conse-guir una estabilidad absoluta o relativa cuando tratan fracturas diafisarias o metafisarias simples. Para mejorar la consolidación de la fractura, el trau-matólogo en ejercicio debe saber cómo y cuándo conseguir una estabilidad absoluta o relativa.

Estabilidad absolutaLa estabilidad absoluta se intenta con-seguir al tratar fracturas articulares y fracturas diafisarias y metafisarias sim-ples. La estabilidad absoluta es desea-ble en las fracturas articulares por dos motivos: 1) es la mejor manera de man-tener la reducción anatómica de una superficie articular y 2) una superficie articular con compresión es adecuada para la consolidación del cartílago8. En las fracturas diafisarias y metafisarias simples, la movilidad se distribuye solo entre dos o tres fragmentos, provocando

una tensión alta. La estabilidad absoluta se consigue mediante una reducción anatómica que disminuye la tensión en estas fracturas extraarticulares simples y aumenta el potencial de consolidación.

En una superficie articular es posible lograr una estabilidad absoluta con tor-nillos de compresión y una placa de sos-tén. Un tornillo de compresión puede colocarse mediante una técnica especí-fica o mediante el diseño del implante. Cuando se coloca un tornillo de com-presión mediante la técnica específica, el traumatólogo perfora en primer lugar un orificio inicial equivalente al diáme-tro externo del tornillo en la cortical cercana. En la cortical lejana perfora un orificio del diámetro central (interno) del tornillo. Al introducirlo, las ros-cas del tornillo deslizan en la cortical cercana y agarran en la cortical lejana, generando compresión en línea con el eje del tornillo (figura 3). Los tornillos

de rosca parcial pueden actuar como tornillos de compresión por su diseño. Las diferencias de diseño de distintos tipos de tornillos hacen que sean ade-cuados para obtener un buen agarre en tipos distintos de huesos. El hueso corti-cal es relativamente denso y los torni-llos corticales con un paso de rosca más estrecho y menos profundidad de rosca consiguen una fijación más firme. Por el contrario, el hueso esponjoso es más poroso y se distribuye en un volumen más amplio, por lo que los tornillos de esponjosa tienen un paso de rosca más ancho y más profundidad de rosca para mejorar la fijación9. La fijación con placa de sostén puede realizarse de manera aislada o combinada con fija-ción con un tornillo de compresión y está diseñada para soportar el cizalla-miento en una fractura con orientación vertical, siendo especialmente adecuada para las fracturas articulares parciales

FIGURA 2 Las ilustraciones muestran (A) que en un foco de fractura simple la movilidad causa un ambiente de tensión alta que inhibe la consolidación y (B) que en un foco de fractura más amplio un grado de movilidad parecido causa una tensión más baja que permite la consolidación. C: Gráfica que muestra la relación entre la homeostasis ósea (formación/resorción) y el aumento de la tensión. (Reproducido con autorización de Elliott DS, Newman KJH, Forward DP, et al: A unified theory of bone healing and nonunion: BHN theory. Bone Joint J. 2016;98-B(7):884-891; permission conveyed through Copyright Clearance Center, Inc.)


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A B

FIGURA 3 Tornillo de compresión. Radiografías laterales del tobillo en las que se observa una fractura del maléolo posterior de la tibia distal (A) estabilizada con una aguja de Kirschner y (B) fijada con un tornillo de compresión previa perforación con una técnica específica. (Reproducido con autorización de Tornetta P: Rockwood and Green’s Fractures in Adults, ed 9. Philadelphia, PA, Wolters Kluwer, 2020.)

A B C

FIGURA 4 Fijación con placa de sostén. Radiografías laterales del tobillo en las que se observa una fractura del maléolo posterior del tobillo: (A) se coloca una placa de sostén infraconformada sobre la fractura reducida y estabilizada de manera provisional, (B) la introducción de un tornillo cortical en la axila fija la fractura a través de la placa y (C) resultado final.

(p. ej., fracturas con separación de la meseta tibial externa o fracturas del maléolo posterior del tobillo). La fija-ción con placa de sostén consiste en aplicar una placa infraconformada y comprimir después la fractura con un tornillo axilar, que comprime la placa al hueso en el vértice (o axila) de la frac-tura (figura 4).

Para lograr una estabilidad absoluta en el foco de una fractura extraarticular simple, los traumatólogos pueden utili-zar tornillos de compresión y una placa de neutralización o una placa de com-presión. Los tornillos de compresión en la metáfisis y en la diáfisis consiguen una compresión muy firme pero son vul-nerables a las fuerzas de torsión y de flexión. Por este motivo, en las regiones extraarticulares es necesaria una placa de neutralización (o protección) para soportar la torsión y la flexión y dismi-nuir el riesgo de desplazamiento de la fractura (figura 5). Si la oblicuidad de la fractura es insuficiente para colocar un tornillo de compresión, como sucede en las fracturas transversales y oblicuas cortas, puede emplearse una técnica de



fijación con placa de compresión. En la fijación con placa de compresión, se fija la placa al hueso a un lado de la fractura con un tornillo y, después, en el otro lado de la fractura se introducen tornillos en posición excéntrica en los orificios alargados, causando un desli-zamiento de la placa hacia el tornillo y logrando la compresión del foco de fractura.

Estabilidad relativaLa estabilidad relativa es útil en dos cir-cunstancias: fracturas extraarticulares conminutas y fracturas diafisarias del fémur o de la tibia, con independencia de la configuración de la fractura. En

estas circunstancias, el traumatólogo da prioridad a la preservación de la vascularización del fragmento de frac-tura para favorecer la consolidación. La recuperación de la longitud y de la alineación frontal, sagital y rotacional se consigue sin reducción anatómica de los fragmentos de la fractura. La fijación debe proporcionar estabilidad suficiente para el inicio de la consolidación ósea, pero también debe permitir movilidad suficiente (tensión) para favorecer la consolidación ósea secundaria. Por lo general, en las fracturas conminutas son apropiadas las técnicas de estabilidad relativa, porque cada interfase entre los fragmentos de fractura comparte

la tensión y, por lo tanto, disminuye la tensión en todo el foco de fractura. Además, el coste biológico de una reducción abierta directa de todos los fragmentos es alto, porque la exposición y la manipulación de cada fragmento individual aumentan el riesgo para la vascularización y, además, disminuyen el potencial de consolidación. Algunos ejemplos de estabilidad relativa son las férulas, los yesos, las ortesis funciona-les, los fijadores externos, las placas de puenteo y los clavos intramedulares.

Los yesos y las férulas se utilizan con más frecuencia para tratar las fracturas infantiles, pero también son útiles para tratar las fracturas del radio

A B C D

FIGURA 5 Cuándo y cómo conseguir una estabilidad absoluta en las fracturas extraarticulares simples. A y B: Radiografías lateral y anteroposterior de un paciente adulto con una fractura de cúbito y radio. C y D: La fractura diafisaria del radio es una fractura transversa simple y se ha conseguido una estabilidad absoluta mediante una placa de compresión. La fractura diafisaria del cúbito es una fractura oblicua simple y se ha conseguido una estabilidad absoluta mediante un tornillo de compresión previa perforación con una técnica específica y una placa de neutralización. (Reproducido con autorización de Tornetta P: Rockwood and Green’s Fractures in Adults, ed 9. Philadelphia, PA, Wolters Kluwer, 2020.)


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distal y algunas fracturas concretas de la extremidad inferior en adultos. El tratamiento con una ortesis funcional se emplea con más frecuencia en las fracturas de la diáfisis humeral, pero también puede utilizarse en las fractu-ras de la tibia. Al principio, los yesos, las férulas y las ortesis permiten una movilidad amplia en el foco de frac-tura y la tensión es alta. No obstante, conforme avanza la formación de tejido fibroso en el foco de fractura mejora la estabilidad y disminuye la tensión. Esto está relacionado con las propieda-des mecánicas del propio tejido fibroso y con el aumento de diámetro del hueso en el foco de fractura. Al aumentar la estabilidad y disminuir la tensión, el tejido formado en el foco de fractura se diferencia en hueso. Como señalan los principios de tensión y la teoría de la consolidación y la seudoartrosis ósea, es especialmente difícil conseguir bue-nos resultados en las fracturas simples con desplazamiento amplio mediante

tratamiento con una férula, un yeso o una ortesis10-12.

En la actualidad ha disminuido el uso de los fijadores externos para el trata-miento definitivo de una fractura aguda, pero siguen siendo útiles para tratar algu-nas fracturas de la tibia y también para tratar la seudoartrosis y la deformidad. Los fijadores externos tienen la ventaja de que no dañan las partes blandas y permiten al traumatólogo meticuloso modular la estabilidad de distintas maneras. La rigidez de la fijación puede aumentare disminuyendo la longitud operativa, lo que consiste en colocar un clavo roscado lo más distal posible en el segmento proximal y otro clavo roscado lo más proximal posible en el segmento distal. El diámetro de los cla-vos roscados del fijador externo debe ser ancho, porque la resistencia a la flexión de los clavos roscados es proporcional al radio del clavo elevado a la cuarta potencia, y deben evitarse los puntos de concentración del estrés empleando

clavos roscados con un diámetro menor o igual a un tercio del diámetro del hueso. También es posible conseguir más estabilidad de la fijación incremen-tando el número de clavos roscados utilizados, el número de planos en el que se colocan los clavos, el diámetro y el número de las barras de conexión o colocando el cuerpo del fijador externo más próximo a la piel, disminuyendo de este modo la distancia entre las barras de conexión y el hueso13.

La fijación con placa de puenteo se emplea con más frecuencia en las fracturas extraarticulares conminutas, como las fracturas de los huesos largos de la extremidad inferior en las que no son adecuados los clavos intramedula-res. La técnica consiste en restablecer la longitud, la alineación y la rotación mediante técnicas de reducción indi-recta, puenteando después la fractura con una placa y reduciendo al mínimo la agresión de las partes blandas en el foco de fractura. En las placas de puen-teo se aplican los mismos principios que determinan la estabilidad de un fijador externo, como la longitud operativa y la separación máxima de los tornillos. En concreto, la longitud de la placa influye en la resistencia de la fijación, y una longitud más larga de la placa evita la concentración del estrés en el foco de fractura. En un modelo de laborato-rio de fijaciones placa-hueso evaluadas hasta el fracaso de los tornillos, la longi-tud de la placa era más importante que el número de tornillos en voladizo y en flexión en cuatro puntos (figura 6). En modelos de consolidación de la frac-tura de osteotomía diafisaria es crucial la longitud de la placa, no el número de corticales atravesadas por los tornillos, y una serie de casos clínicos de fractu-ras del antebrazo fijadas con placa de compresión confirmó que la longitud de la placa era más importante que el número de corticales atravesadas por los tornillos15-17 (figura 7). Demasiados tor-nillos, sobre todo con una placa corta, pueden crear una fijación excesivamente rígida. Como se observa particular-mente en el fémur distal, esto puede

A B

FIGURA 6 Radiografías anteroposteriores de una fractura diafisaria oblicua del húmero tratada con (A) intento de compresión con un tornillo de compresión y una placa de neutralización con longitud insuficiente de la placa que provocó el fracaso subsiguiente de la fijación (B).



causar problemas de consolidación18 (figura 8). Por último, en comparación con el acero inoxidable, que era uno de los materiales originales usados en los diseños de las placas, las aleaciones de titanio nuevas tienen mejores propie-dades frente a la rotura por fatiga del material. Las aleaciones de titanio tie-nen propiedades elásticas más parecidas a las del hueso, motivo por el cual, en las aplicaciones de fijación con placa de puenteo estas aleaciones pueden ser suficientemente flexibles para permi-tir una micromovilidad óptima y un ambiente de tensión favorables para la consolidación ósea secundaria19.

A veces se equiparan de manera errónea la placa bloqueada y la placa de puenteo. Es importante que el trau-matólogo entienda que la función de las placas bloqueadas depende de cómo se colocan. Es cierto que las placas de bloqueo se fijan con más frecuencia en modo de puenteo, porque las fracturas en las que es adecuado el puenteo pre-sentan también a menudo segmentos cortos y a veces osteoporóticos20. No obstante, el traumatólogo debe tener siempre presente que los tornillos blo-queados a la placa aumentan la rigidez de la fijación y que esto puede tener efec-tos perjudiciales en la consolidación21-23.

El enclavado intramedular es la téc-nica de fijación más apropiada en la mayoría de las fracturas diafisarias y metafisarias del fémur y de la tibia, por-que proporciona una estabilidad relativa y al mismo tiempo preserva la cubierta de partes blandas y permite el apoyo en carga temprano. Aunque algunos traumatólogos pueden estar preocupa-dos de manera comprensible por una mecanobiología deficiente con el encla-vado intramedular de fracturas simples en estas localizaciones, la experiencia clínica no ha identificado problemas de consolidación en estas circunstancias. El fresado, el diámetro del clavo y el número y el diámetro de los tornillos de acerrojado son factores importantes que están bajo el control del traumató-logo. Datos convincentes indican que el enclavado intramedular con fresado

de las fracturas diafisarias del fémur se asocia a una tasa de seudoartrosis más baja24 y que las fracturas de la tibia en pacientes tratados con encla-vado intramedular cerrado consolidan con más frecuencia25, así como que el fresado no aumenta la tasa de cirugía de revisión en las fracturas abiertas26. Aunque el tamaño del clavo aumenta la estabilidad, no se ha determinado con precisión el diámetro óptimo del clavo. Los estudios biomecánicos confirman que los clavos de mayor diámetro tie-nen más resistencia a la flexión27,28, y un estudio aleatorizado comparativo entre enclavado intramedular con o sin fresado llegó a la conclusión de que los clavos más gruesos (12 mm en las muje-res, 13 mm en los varones) acortaron

el tiempo transcurrido hasta la conso-lidación y tenían una tasa más baja de fracaso del implante29. No obstante, dos estudios retrospectivos de cohor-tes recientes sobre las fracturas diafisarias femorales no encontraron diferencias en la tasa de consolidación relacionadas con el diámetro del clavo, incluso con disparidad clavo-canal intramedu-lar30,31. También influyen mucho en la estabilidad de la fijación el número y el diámetro de los tornillos de acerrojado. Los traumatólogos deben intentar utili-zar un clavo que permita usar tornillos de acerrojado del máximo diámetro disponible, porque la resistencia de un tornillo de acerrojado es proporcional al cuadrado del radio del tornillo32. Para el enclavado intramedular de las fracturas

A B

FIGURA 7 Radiografías laterales de (A) una fractura diafisaria transversa del húmero tratada mediante (B) placa de compresión con una placa larga y densidad baja de tornillos.


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de segmento corto, como las que se observan con frecuencia en el fémur distal, la tibia proximal y la tibia distal, deben utilizarse varios tornillos de ace-rrojado con separación máxima de los tornillos en el segmento inestable27,33-36.

Tecnologías y conceptos novedosos en estabilidad relativaLas tendencias recientes se han cen-trado en el enclavado intramedular

cerrado de segmentos extremos cortos para aprovechar el reparto de carga y la preservación de las partes blandas que se consiguen con los clavos intra-medulares. No obstante, en estas cir-cunstancias persiste el problema de la estabilidad. Para solucionar este pro-blema se han ideado tornillos de acerro-jado angular estable a fin de aumentar la estabilidad del acerrojado. Con distin-tas tecnologías patentadas, los tornillos

de acerrojado atraviesan el clavo intra-medular de manera que se crea un implante de ángulo fijo. Las pruebas biomecánicas demuestran que el ace-rrojado angular estable es más sólido que el acerrojado convencional37,38, pero todavía no se conoce bien su eficacia clínica39.

Las fracturas del fémur distal en general y las fracturas simples del fémur distal en particular presentan con frecuencia problemas de conso-lidación cuando se tratan con una placa bloqueada en modo de puenteo. Para solucionar este problema se ha desarrollado la tecnología de bloqueo dinámico. En el bloqueo dinámico, el tornillo de bloqueo se bloquea a la placa y agarra en la cortical lejana, pero no en la cortical cercana (figura 9). Este efecto puede lograrse con placas con un diseño especial40 o mediante perforación más amplia de la cortical cercana cuando se utiliza una placa bloqueada convencio-nal. Con ambas opciones, el objetivo es facilitar una movilidad paralela en el foco de fractura con carga axial del foco en vez de flexión41,42. Esta técnica ha logrado resultados alentadores en modelos de consolidación de las frac-turas en animales grandes y también en algunos estudios clínicos prelimi-nares26. Los traumatólogos deben estar atentos a los estudios en marcha con esta técnica novedosa prometedora43,44.

ResumenPara ofrecer una asistencia adecuada a sus pacientes, los traumatólogos deben conocer bien la mecanobiología de la con-solidación de las fracturas. Durante la intervención quirúrgica, las fracturas intraarticulares y la mayoría de las fracturas extraarticulares simples deben tratarse mediante reducción anatómica y técnicas de fijación con estabilidad absoluta para conseguir una consoli-dación ósea primaria. La mayoría de las fracturas extraarticulares conminu-tas deben tratarse mediante reducción funcional y con técnicas de puenteo

A B

FIGURA 8 Radiografías anteroposteriores de una fractura del fémur distal tratada con una placa con una longitud insuficiente y una densidad alta de tornillos que evolucionó a la seudoartrosis (A). La solución fue (B) la compresión de la fractura con un tornillo de compresión y una placa de neutralización.



para conseguir una consolidación ósea secundaria. Los traumatólogos deben individualizar el material del implante, la longitud de la placa, la densidad de tornillos y el uso de placas bloqueadas en cada paciente y en cada fractura específica.

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FIGURA 9 Fotografía intraoperatoria y radiografías anteroposteriores. Comparación de la consolidación de la fractura mediante fijación con una placa bloqueada convencional (PB) y con una placa bloqueada en la cortical lejana (PBCL) en un modelo de foco de osteotomía en la tibia de la oveja. (Reproducido con autorización de Bottlang M, Feist F. Biomechanics of far cortical locking. J Orthop Trauma 2011;25(suppl 1):S21-S28.)


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ciencia básica musculoesquelética para el traumatólogo en

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