Simulación mecánica de la luxación de cadera mediante el método de los elementos finitos: influencia de diferentes parámetros

Quílez Callén, María Paz
Pérez Ansón, María Ángeles (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2014
Ingeniería Mecánica department, Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras area

Graduado en Ingeniería Mecánica

Abstract: La luxación de una prótesis de cadera es una de las complicaciones más frecuentes tras una artroplastia total de cadera produciéndose aproximadamente en un 10% de ellas. Existen numerosos factores de riesgo por los cuales se produce una luxación de cadera, entre los que se encuentran el tamaño de la cabeza protésica, la posición del acetábulo y el rango de movimiento. El objetivo de este Trabajo Fin de Grado (TFG) es determinar un índice de zona segura que pueda ayudar a reducir el número de luxaciones. Para la realización del TFG se ha usado el Método de los Elementos Finitos (MEF). El MEF permite desarrollar modelos simplificados de estructuras reales dando lugar a modelos bastante próximos a la realidad. En este TFG se ha simplificado el problema simulando únicamente la prótesis, la cabeza de la prótesis y el acetábulo, lo que ha permitido estudiar el comportamiento mecánico de la articulación con bastante exactitud. Se ha utilizado un programa de elementos finitos (ABAQUS) y otro programa llamado MIMICS para el tratamiento de imágenes médicas. Se ha tomado la geometría real de una prótesis tipo Exeter con ayuda de MIMICS y a partir de ella se ha realizado un modelo paramétrico en ABAQUS. Se han parametrizado tres factores clave en la luxación de cadera: diámetro de la cabeza (28, 32 y 36 mm de diámetro), ángulo de anteversión (0, 15 y 25º) y de inclinación del acetábulo (25, 40 y 60º). Se ha realizado un análisis del efecto de cada parámetro sobre la luxación, y las tensiones en el componente acetabular de la articulación. Para este análisis se han simulado los movimientos de rotación interna y externa en dos posiciones de la extremidad, extensión y flexión. El análisis permitió la definición de una “zona segura” de movimiento para evitar el choque (impigement) y la posterior luxación en una artroplastia total de cadera. Esta zona segura resultó en 40º - 60º de inclinación y 15º - 25º de anteversión del acetábulo, siendo especialmente importante que la anteversión no baje a 10º - 15º. Los momentos resistentes resultantes mostraron ser un parámetro válido para describir la estabilidad de la luxación en el estudio por elementos finitos.

Free keyword(s): elementos finitos ; prótesis de cadera

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado