Estudio de la influencia de estabilidad primaria en el diseño de vástagos de prótesis femorales personalizadas : aplicación a paciente específico

Abstract

El contenido de esta tesis se refiere a la implantación de prótesis de cadera. Se ha ocupado fundamentalmente de la evaluación cuantitativa de la estabilidad primaria, estrechamente vinculada a los microdesplazamientos (micromovimientos) relativos, en la interfase fémur-vástago, inducidos por la carga de unión fisiológica que ocurre inmediatamente después de la intervención quirúrgica, antes que tenga lugar cualquier otro proceso biológico. Se ha comparado la estabilidad de todas las zonas de la interfase, evaluando las respectivas combinaciones de carga, bajo ciertas hipótesis y también comparando las hipótesis entre sí, mediante agrupación y tabulación de resultados. Por un lado, las combinaciones, dentro de cada hipótesis, están representadas por un conjunto de resultados gráficos y de valores numéricos correspondientes a los desplazamientos absolutos del fémur y vástago por separado y, por otro lado, el cálculo de los desplazamientos relativos en la interfase y los esfuerzos en el hueso y vástago protésico. Este modo de medir cuantitativamente los desplazamientos y esfuerzos de cada punto, en las diferentes zonas y superficies críticas de la interfase hueso cortical/vástago, permitió realizar una evaluación minuciosa de la estabilidad primaria, pues el proceso de formación de tejido óseo cortical abarca superficies de la interfase muy pequeñas, del orden de decenas de micrones, por lo tanto, basta que el microdesplazamiento relativo, en esta escala pequeñísima, supere 150 micrones, para que la fijación biológica por osteointegración se interrumpa y, a largo plazo, mute a fijación por tejido fibroso debilitando la estabilidad secundaria. Se ha evaluado la estabilidad primaria para periodos iniciales, de una semana y un mes, que son los adecuados por tratarse de la fase primaria de “rigidización” de la interfase; pues al no existir “pegamento” externo, deben generarse, en este breve periodo, las primeras “uniones” óseas sobre la superficie metálica del vástago, de tal modo que sean “estables”. Precisamente por esta razón, las cargas fisiológicas se reducen mediante asistencia de bastón. El objetivo central ha sido demostrar, por simulación numérica, la superioridad de las prótesis personalizadas estudiando el fenómeno de la estabilidad en el vástago de un implante virtual obtenido de un paciente específico por modelación CAD/CAE. Los otros objetivos fueron obtener los modelos CAD utilizando imágenes tomográficas de una paciente de 40 años de edad, en la Clínica San Miguel de la ciudad de Piura-Perú; posteriormente, se han reconstruido los modelos virtuales con el programa de aplicaciones biomédicas MIMICS y finalmente, transformarlos en modelos CAD con ayuda de otro software comercial: SOLIEDGE. Para conseguir los resultados mostrados en la tesis, fue necesario “visualizar” la interfase fémur/vástago y simular diferentes grados de interferencia (ajuste), aplicando condiciones de contorno y algoritmos de contacto superficial dentro del programa comercial de elementos finitos NX 6.0 y NASTRAN.