Biomechanical Analysis of a Hip Prosthesis Using a Finite Elements

Abstract

En el presente trabajo se plantea un análisis biomecánico de una prótesis de cadera bajo condiciones de cargas estáticas asociadas a actividades cotidianas, en el cual se comparan tres materiales metálicos para la fabricación de una prótesis personalizada a partir de imágenes médicas. Se utilizaron plataformas en la nube de diseño asistido por computadora y de análisis por elementos finitos. Se diseñaron dos modelos de la prótesis a analizar, uno hueco y otro sólido mediante curvas spline paramétricas. Para el análisis biomecánico se requirió un tamaño de malla de 2,537,684 de elementos tetraédricos y 471,335 nodos para estudiar ocho casos de posturas para una persona de 75 kg de peso, mismos que se analizaron tomando como materiales base acero inoxidable 316L, aleación Ti-6AL-4V y L-605. Se observó que con actividades tales como trotar, subir y bajar escaleras los materiales 316L y L-605, presentan el riesgo de deformación plástica e inclusive fractura. Los resultados mostraron que el material más idóneo para la fabricación de este tipo de prótesis es el Ti-6Al-4V, además de que este nos permite realizar modelos tanto sólidos como huecos, suponiendo este último, un ahorro de material y proporcionando mayor ligereza en la prótesis.