Análisis de esfuerzos de tensión y presiones de contacto en prótesis tumoral de rodilla en la posición de 15 grados durante el ciclo caminata
DOI:
https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v25n2a09Palabras clave:
análisis de elemento finito, presión de contacto, prótesis de rodilla, ciclo marcha y contacto de Hertz.Resumen
El presente trabajo se ralizó a solicitud de la empresa C.M.E ortopedia de Mexico para investigar el diseño y vulnerabilidad de la fabricación de una prótesis tumoral de rodilla elaborada con polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) del tipo GUR 1020 y aleación de titanio Eli grado 23 (Ti6AL4V), se tomo como actividad el ciclo caminata para análisis de la carga aplicada. Mediante un software de elemento finito, se analizaron las tensiones de von Mises, así como las presiones de Contacto (CPRESS). Se realizaron simulaciones en condición del punto crítico del ciclo caminata en las condiciones de 15⁰ y con un peso promedio del paciente de 70 kg, dato especifico proporcionado por la empresa. Se realizó una simulación estática bidimensional del ensamble del buje-perno y tridimensional de ensamble con los componentes de la prótesis. Los resultados que se obtuvieron nos predicen de una posible falla en la prótesis basada en el análisis de la distribución de tensiones y el esfuerzo de contacto del UHMWPE.
Referencias
C. J. Lavernia, "Artoplastía Total de rodilla," Contribución de los líderes de opinión, vol. 13, no. 12, Jul. 2008.
A. I. Kapandji, Fisiología articular, Editorial Médica Panamericana, 1997.
B. J. Fregly, Y. Bei, M. E. Sylvester, "Experimental evaluation of an foundation model to predict contac pressures in replacements," Journal of Biomecanic, p. 36, 2003.
S. Sathasivam, P. Walker, P. A. Campbell, K. Rayner, "The effect of contact are on wear in relation to fixed bearing and mobile bearing knee replacements", Journal biomedical materials Research, vol. 58, no. 3, pp. 282-290, 2001.
M. Kurtz, “Advances in the processing, sterilization, and crosslinking of ultra-high molecular weight polyethylene for total joint arthroplasty,” Biomaterials, vol. 20, no. 18, pp. 1658-1688, 1999, doi: https://doi.org/10.1016/s0142-9612(99)00053-8
J. C. Baena, Wear performance of UHMWPE and reinforced UHMWPE composites in arthroplasty applications: a review. Lurbicants,413-436, 2015, available: https://doi.org/10.3390/lubricants3020413
Buehler, "The press-fit condylar total knee system: 8- to 10-year results with a posterior cruciate-retaining design.", J Arthroplasty., pp. 698-701, 2000, doi: https://doi.org/10.1054/arth.2000.8189
S. M. Patrick, "Lubrication Enhancement for UHMWPE sliding contacts through surface texturing," Tribology Transactions, pp. 79-86, 2015, doi: https://doi.org/10.1080/10402004.2014.933935
Ulrich-Vinther, Recombinant adeno-associated virus-mediated osteoprotegerin gene therapy inhibits wear virus-mediated osteoprotegerin gene therapy inhibits wear. J. Bone Joint Surg. Am., pp.1405-12, 2002, doi: https://doi.org/10.2106/00004623-200208000-00016
Ali M. Alsamhan, "Rationale analysis of human artificial knee replacements," Journal of King Saud University – Engineering Sciences, pp. 49-54, 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.jksues.2011.12.002
M. Berli, Influencia de la rugosidad superficiales en el desgaste de las prótesis de rodilla. XV Congreso Argentino de Bioingeniería, p. 69, (2005), available: http://ingenieria.uner.edu.ar/index.php/2-uncategorised/164-participaciones-congresos-2005
Mow ,Van C., Basic Orthopedic Biomechanics. New York: Reven press, 1991.
D. Darryl, "In Vivo Tibial Force Measurement After Total Knee Arthroplasty," Bioengineering, pp. 37-55, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.arth.2005.07.011
Mulholland, "Activities of daily living in non-Western cultures: range of motion requirements for hip and knee joint implants," International Journal of Rehabilitation Research, pp. 191-198, 2001, doi: https://doi.org/10.1097/00004356-200109000-00004
M. Sánchez, Artrosis de rodilla. Cirugia Ortopédica Mc Graw Hill, 340-48, 2004.
S. Schipplein, The influence of initial horizontal weight placement on the lumbo-sacral spine moment. Presented at the Orthopaedic Research Society, 907-912, 1991, doi: https://doi.org/10.1097/00007632-199509000-00010
C. Collings, Materials Propierties handbook: Titanium Alloys. USA: ASM International, 1994.
C. Veiga, P. Davim, "Properties and Applications of titanium Alloys: A brief Review," Tatanium Alloys, pp. 133-148, 2012, available: https://www.researchgate.net/publication/283863116_Properties_and_applications_of_titanium_alloys_A_brief_review
Rong-Sen, "Contact Stress on Polyethylene components of a new rotating hinge with a spherical contact surface," Clinical Biomechanics, pp. 540-546, 2001, doi: https://doi.org/10.1016/s0268-0033(01)00024-9
Rodney Boyer Gerhar Welsh, Materials Propierties Handbook: Titanium Alloys. Estados Unidos de America: ASM international, 2010.
J. Park, Bioceramics, Properties, Cahracterizations and aplications. USA: Springer, 2008.
S., Kurtz, The UHMEPE Handbook. USA: Elsevier, 2004.
RMI Titanium, Titanium Alloy Guide. USA: International Metal, 2013.
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2021 Instituto Politécnico Nacional
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.