Biomechanical Evaluation of Three New Implants for the First Metatarsophalangean Joint of the Human Foot

Madrid Pérez, Mario Alberto
Bayod López, Javier (dir.) ; Bea Cascarosa, José Antonio (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2022


Resumen: Hallux valgus y hallux rigidus son las dos patologías más comunes en el primer radio del pie. Los tratamientos para estas patologías han tenido un avance considerable en los ultimos a~nos. Entre las tecnicas quirurgicas destructivas están la artrodesis, artroplastia y quilectomia mientras que entre las técnicas quirúrgicas no destructivas se incluyen varios tipos de osteotomías. La artroplastia de la primera articulación metatarsofalángica es un procedimiento que conserva la dorsiflexión de la articulación, además de aliviar el dolor causado por las patologías mencionadas. Por otro lado, realizar un análisis estructural del pie mediante métodos análiticos es sumamente difícil por lo que los métodos numéricos son una buena herramienta para comprender la biomecánica del pie, en particular los análisis de elementos finitos. El objetivo de esta investigación es realizar una evaluación biomecánica del pie tras de haberse desarrollado los diferentes tipos de artroplastia en la primera articulación metatarsofalángica. Cinco modelos de elementos finitos son comparados y tres diferentes implantes son investigados. Los resultados en los modelos de elementos finitos arrojan consecuencias en la biomecánica del pie tras haberse desarrollado los distintos procesos de artroplastia. Para los implantes investigados se realiza un estudio a fatiga partiendo de los resultados de las simulaciones computacionales, basándose en
un enfoque de deformación y realizando aproximaciones con series de Taylor de primer orden, utilizando las expresiones de Ramberg-Osgood y Coffin-Basquin-Manson para la construcción de un modelo B de salto de unidad.


Resumen (otro idioma): Hallux valgus and hallux rigidus are the two most common pathologies in the first ray of the foot. The treatments against these pathologies have had considerable advances in recent years. The destructive surgical techniques include arthrodesis, arthroplasty, and cheilectomy, while the nondestructive surgical techniques include many kinds of osteotomies. Arthroplasty of the first metatarsophalangeal joint is a procedure that preserves the dorsiflexion of the joint, in addition to relieving pain caused by the aforementioned pathologies. On the other hand, performing a structural analysis of the foot using analytical methods is extremely difficult, so numerical methods are a good tool to understand the biomechanics of the foot, particularly finite element analysis. The objective of this research is to develop a biomechanical evaluation of the foot after having developed the different types of arthroplasty in the first metatarsophalangeal joint. Five finite element models are compared and three different implants are investigated. The results in the finite element models show consequences in the biomechanics of the foot after the different arthroplasty processes have been developed. For the implants investigated, a fatigue study is developed from the results of the computational simulations, based on a strain approach and making first-order Taylor series expansions, using the Ramberg-Osgood and Coffin-Basquin-Manson expressions for building a one-step B model.

Pal. clave: ingenieria sanitaria

Titulación: Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica
Plan(es): Plan 514
Nota: Presentado: 24 01 2022
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2022

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 Registro creado el 2022-05-03, última modificación el 2022-05-03


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