M. I. RAUL LESSO ARROYO (ITC)

AGUSTÍN VIDAL LESSO

ANTONIO TINOCO VILLAGOMEZ

PRESENTA:COORDINADOR DEL AREA, ITC:

Dr. LEONEL DAZA BENÍTEZ (IMSS)ASESOR IMSS:

Dr. J. SANTOS GARCÍA MIRANDA M.C. DANIEL AGUILERA CAMACHODr. CARLOS V. RIVERA RODRÍGUEZ

COLABORADORES:

ÁREA DE BIOMECÁNICA DEPTO. DE INGRÍA. MECÁNICA

DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE PRÓTESIS DE ARTICULACIÓN DE RODILLA USANDO ANSYS

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

MOTIVACIÓN

ANTECEDENTES

PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS Y DISEÑO

1. Digitalización.

2. Parámetros de Diseño.

3. Simulación

4. Optimización

5. Análisis de resultados.

CONCLUSIONES

• El concepto de biomecánica esta basado en la descripción, análisis y evaluación del movimiento humano. El concepto no solo aplica a la persona sin incapacidades físicas sino al humano con discapacidad motora y atletas.

• Los principios físicos y biológicos que aplican en cada caso son los mismos. La variación del movimiento en cada caso especial es motivo de estudio para la biomecánica.

Conceptos

• La innovación en herramientas necesarias para el estudio del movimiento humano, específicamente tendones, articulaciones y ligamentos son una parte esencial en este campo.

• El desarrollo de modelos dinámicos articulares, incluyendo los modelos de simulación por computadora influyen en la prevención de lesiones articulares y el desarrollo de prótesis articulares, y en comprender el movimiento articular en si mismo.

MOTIVACIÓN

Se estiman aprox. 3.5 millones de personas con dolor y alteraciones radiológicas por osteoartritis de rodilla.

Año 2010

EQUIPO E INFRAESTRUCTURA

MOTIVACIÓNTECNOLOGÍA DE IMPORTACIÓN

Articulación de rodilla

Una de las más

importantes

Movilidad y soporte al

cuerpo

Factores de Daño

• Osteoartritis

• Sobrepeso

• Postura

• Lesiones

•Desgaste de cartílago

•Desalineación

•Dolor

•Inmovilidad

Prevenir daño o disminuir o eliminar dolor

ANTECEDENTES

Solución final Prótesis de rodilla

-Duración aprox. 10 años

-Costosa

ANTECEDENTES

Procedimiento de análisis y diseño

Revisión del estado del Arte

Selección de un modelo tipo

Digitalización de prótesis

Revisión y Simulación

Obtención de parámetros de diseño

Modelación y simulación de análisis de esfuerzos.Diseño final y manufactura

Pruebas de factibilidad de prótesis

Revisión del estado del ArteDiferentes tipos de prótesis

Digitalización de prótesis

COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL

0

5

10

15

20

25

30

35

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Deformacion (mm/mm)

Esfu

erzo

(MPa

)

Esfuerzo ingenieril

Esfuerzo verdadero

+

Análisis de una prótesis comercial

R2 R’2

R’1R1

Parámetros de diseño

Parámetros de diseño

• Radios sagitales

• Ancho

• Altura

• Espesores

• Anatomía

• Materias biocompatibles

Propuestas de diseño

Discretización de la prótesis

Resultados de esfuerzos y desplazamientos

Optimización de los parámetros críticos de diseño

Resultados de esfuerzos por parámetro

Resultados de esfuerzos por parámetro

CASO DE ESTUDIO: ANÁLISIS Y DISEÑO DE PRÓTESIS DE ARTICULACIÓN DE RODILLA.

Influencia de parametros en el diseño

Optimización de los parámetros críticos de diseño

Análisis del modelo optimizado de la prótesis

Análisis del modelo optimizado de la prótesis

Inserto, UHMWPE

Análisis del modelo optimizado de la prótesis

Esfuerzo en el inserto

1

10

100

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2800

Condición del Peso corporal, N

Esf

uerz

o E

quiv

alen

te, M

Pa UHMWPEUHMWPE Nitruro de Titanio

40

30

20

10

5

0

PRÓTESIS

El concepto de rodilla artificial versus reemplazo articular de rodilla, es importante ya que mientras en el primer concepto podrá no tomarse en cuenta de manera directa al paciente, en el segundo concepto se evalúan las propiedades biológicas y mecánicas para el diseño específico de una rodilla.

El objetivo principal de este trabajo fue cumplido ya que se tiene un diseño de prótesis no comercial optimizado en parámetros. Con la opción de aumentar la vida útil de las prótesis de articulación de rodilla.

En un futuro se piensa en la disminución de los gastos del sector salud por NO importaciones de prótesis de articulación de rodilla.

Se esta trabajando en pruebas de recubrimiento de prótesis por las técnicas de Ablación Laser y SolGel, para encontrar la mejor técnica para recubrimiento. Así como en pruebas de desgaste tanto por FEA como experimentalmente.

Se están estableciendo metodologías para la fabricación de prótesis.También, se esta trabajando en el desarrollo de un simulador

dinámico para evaluación de prótesis de articulación de rodilla.

CONCLUSIONES

Instituto Tecnológico de Celaya

Departamento de Ingeniería Mecánica

Área de Biomecánica

Raúl LessoArroyo

rlesso@itc.mx

01-461 6117575 ext. 320 y 207

Cartílago articular

Cóndilo lateral

Cóndilo medial

Principales componentes de la rodilla humana:

•Fémur

•Tibia

•Cartílago articular

•Rótula

•Meniscos

“Si quieres conversar conmigo define los términos”

VOLTAIRE

Ángulo Valgus

Flexión

Movimientos activos

Flexión Extensión Abducción

Aducción Rotación interna Rotación externa