Análisis de una Propuesta de Prótesis Total de Cadera por el Método de los Elementos Finitos bajo las Condiciones de la Norma ISO 7206

• Herrera Paz, Sergio ^[1] ; Vidal Lesso, Agustín ^[1] ; Lesso Arroyo, Raúl
  1. [1] Universidad de Guanajuato

     Universidad de Guanajuato

     México

     
• Localización: Ingenio Magno, ISSN-e 2422-2399, ISSN 2145-9282, Vol. 13, Nº. 2, 2022 (Ejemplar dedicado a: Ingenio Magno vol. 13-2), págs. 19-27
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Analysis of a total hip Prosthesis Proposal by the Finite Element Method under the Conditions of ISO 7206
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• Resumen
  • español

    Se realizó el análisis biomecánico de un nuevo diseño de prótesis total de cadera, empleando el Método de Elementos Finitos. Se propuso un modelo cuyas características geométricas proporcionen un mejor autoajuste e integración ósea. Las condiciones para dicho análisis, así como sus restricciones, estuvieron bajo las condiciones especificadas en la norma ISO 7206-4:2010. Se utilizó acero inoxidable 316L para la hemiprótesis y el polímero UHMWPE para el inserto. Se trabajó un análisis no lineal por pares de contacto y por material. Para este último se consideró un modelo constitutivo no lineal multilineal isotrópico por endurecimiento. Los resultados obtenidos fueron los esfuerzos y desplazamientos máximos que experimentó la prótesis. Para la condición de carga, se aplicó una fuerza senoidal a 1 Hz de 200 N (precarga), a 2300 N, donde se obtuvieron los siguientes esfuerzos: en la hemiprótesis, un esfuerzo máximo de 42.85 MPa, por debajo del esfuerzo de cedencia del material (290 MPa), en el componente acetabular medio 1.78 MPa, lejanos a la cedencia del material (23 MPa) y para el cemento óseo 15.96 MPa, por debajo del esfuerzo de cedencia (43.8 MPa). El desplazamiento máximo fue de 0.053 mm por debajo de los 5 mm que especifica la norma.

  • English

    The biomechanical analysis of a new design of total hip prosthesis was performed, using the Finite Element Method. A model whose geometric characteristics provide a better self-adjustment and bone integration was proposed. The conditions for this analysis, as well as its restrictions, were under the conditions specified in ISO 7206-4: 2010. 316L stainless steel was used for the hemiprosthesis and the UHMWPE polymer for the insert. A non-linear analysis was carried out by contact pairs and by material. For the latter, an isotropic multiline nonlinear constitutive model was considered for hardening. The results obtained were the maximum efforts and displacements that the prosthesis experienced. For the load condition, a sinusoidal force was applied at 1 Hz of 200 N (preload), to 2300 N, where the following efforts were obtained: in the hemiprosthesis, a maximum effort of 42.85 MPa, below the yield stress of the material (290 MPa), in the middle acetabular component 1.78 MPa, far from the yield of the material (23 MPa) and for the bone cement 15.96 MPa, below the yield stress (43.8 MPa). The maximum displacement was 0.053 mm below the 5 mm specified by the standard.