Modelado y diseño de una prótesis de cadera por medio de elemento finito /

Abstract

Elegir una prótesis adecuada para restaurar la funcionalidad de la articulación de la cadera es un trabajo complejo. Las geometrías de las prótesis, los materiales y el tipo de da ́ no en la cadera son factores críticos para evitar posibles problemas (aflojamiento aséptico, fractura y desgaste natural). Comparar los implantes disponibles para ́ seleccionar la mejor opción no es sencillo debido a las diversas cargas y condiciones de contorno utilizadas en ́ las pruebas, lo que dificulta el proceso para comparar las ventajas y desventajas entre ellos. Este trabajo propone la evaluacion de implantes de cadera utilizando una base estandarizada (generada a partir de una revisi ́ on de la ́ literatura y las normas ISO) para comparar las geometr ́ıas de los implantes y presentar un nuevo diseño h ̃ ́ıbrido para mejorar el rendimiento utilizando las mejores cualidades de los implantes informados en la revisión de la ́ literatura. Se evaluaron dieciséis prótesis de cadera con el Método de Elemento Finito (MEF) utilizando las mis- ́ mas condiciones de contorno y carga a través de análisis multiobjetivo (tensión y deformación de von Mises). En ́ consecuencia, se obtuvo una propuesta de geometr ́ıa h ́ıbrida evaluando puntos espec ́ıficos a lo largo del implante (región medial y lateral) para definir la sección transversal (trapezoidal) y el nuevo perfil. La nueva propuesta ́ de implante h ́ıbrido presento una reducción del esfuerzo del 9.6% en comparación con el implante de referencia ́ P2-T (el implante con mejor comportamiento) en la actividad más crítica (actividad 4) utilizando una aleación de ́ titanio. También, se obtuvo una reducción de esfuerzos similar de 9.98% con las normas ASTM F2996-13 e ISO ́ 7206–4:2010(E).