Análisis estructural de endoprotesis para cadera, utilizando un modelo de elementos finitos

• Autores: Carlos A. Torrenegra
• Localización: UMBral Científico, ISSN-e 1692-3375, Nº. 4, 2004, págs. 21-28
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    El desarrollo acelerado de las capacidades computacionales de los procesadores modernos ha permitido el acceso a ciertas herramientas de diseño y métodos numéricos que brindan múltiples opciones de simulación y modelado. Esto ha generado una revolución a todo nivel en la industria y la academia, abriendo el espectro de posibilidades de simular y optimizar diseños antes de fabricar prototipos y realizar las pruebas de campo. En este artículo se presenta el análisis estructural de una prótesis comercial (vástago y cabeza) usada en reemplazos de cadera. Específicamente se modeló una prótesis fabricada por la compañía AESCULAP, se utilizaron elementos tridimensionales tetraédricos de 10 nodos para la generación automática de mallas. Se pudo observar los esfuerzos y deformaciones en las diferentes secciones del implante bajo una carga compresiva y de doblaje lateral aplicada sobre la cabeza del implante, con variación de restricciones en el tallo. Los resultados obtenidos indican la posibilidad de falla estructural a nivel del cuello del implante al ser sometido a cargas extremas.

  • English

    The accelerated development of computational capacities of modern processors has granted access to certain design tools and numerical methods which provide multiple options of modeling and simulation. This has revolutionised the academy and industry at all levels, opening a fan of possibilities in the field of design optimization. Performing preliminary mechanical tests before fabricating the first prototype is a must nowadays. In this article a structural analysis is presented using a commercial prosthesis (stem and head) utilised in total hip replacements (THR). More specifically, a prosthesis manufactured by the AESCULAP Company was modeled; 10-node tetrahedral tridimensional elements were used for the automatic mesh generation. Stress and strain contour plots were observed for different sections of the implant under compressive and lateral bending loads, these were applied over the implant�s head. The boundary conditions at the stem were varied in order to simulate different fixation scenarios. It was concluded that maximal stress points were located around the neck of the implant, hence, there is a greater likelihood of failure at that particular section, regardless the fixation conditions explored.