Caracterización del Comportamiento Biomecánico y Modelos Constitutivos de las Tibias Trabeculares Porcinas
Autores: Quintana-Barcia, Covadonga; Rodríguez, Cristina; Álvarez, Guillermo; Maestro, Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Caracterización del Comportamiento Biomecánico y Modelos Constitutivos de las Tibias Trabeculares Porcinas
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Biología
Palabras clave
Cirugía de trauma
Herramientas numéricas
Modelos mecánicos constitutivos
Hueso trabecular
Pruebas de compresión
Modelo CFV
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La personalización de cualquier cirugía traumática requiere una planificación previa por parte de los cirujanos. Hoy en día, el uso de herramientas numéricas es cada vez más necesario para facilitar esta planificación. El éxito de este análisis comienza con la definición de todos los modelos constitutivos mecánicos de los materiales implicados. Nuestro objetivo es el hueso trabecular porque casi todas las cirugías traumáticas están estrechamente relacionadas con él. Este trabajo se centra en la caracterización experimental de tibias trabeculares porcinas y en la definición de su mejor modelo constitutivo. Por lo tanto, se realizaron diferentes tipos de pruebas de compresión con muestras de tibia. Una vez definidos los posibles modelos constitutivos, se compararon los estados de tensión-deformación de los enfoques numéricos con los resultados experimentales correspondientes. Los resultados experimentales de las pruebas de compresión uniaxial mostraron que el hueso trabecular exhibe una clara anisotropía con más rigidez y resistencia cuando se carga en la dirección longitudinal de la tibia. Los resultados de las pruebas de compresión confinada confirmaron que el comportamiento plástico del hueso trabecular depende de los invariantes hidrostáticos y deviatorios, por lo que se ha propuesto una formulación alternativa (espuma triturable volumétrica (CFV)) para describir su comportamiento. Se ha desarrollado y validado un nuevo método para obtener los parámetros característicos del CFV. Las predicciones del modelo CFV describen mejor el comportamiento mecánico del hueso trabecular en condiciones confinadas. En otros casos, las formulaciones clásicas de plasticidad funcionan mejor.
Descripción
La personalización de cualquier cirugía traumática requiere una planificación previa por parte de los cirujanos. Hoy en día, el uso de herramientas numéricas es cada vez más necesario para facilitar esta planificación. El éxito de este análisis comienza con la definición de todos los modelos constitutivos mecánicos de los materiales implicados. Nuestro objetivo es el hueso trabecular porque casi todas las cirugías traumáticas están estrechamente relacionadas con él. Este trabajo se centra en la caracterización experimental de tibias trabeculares porcinas y en la definición de su mejor modelo constitutivo. Por lo tanto, se realizaron diferentes tipos de pruebas de compresión con muestras de tibia. Una vez definidos los posibles modelos constitutivos, se compararon los estados de tensión-deformación de los enfoques numéricos con los resultados experimentales correspondientes. Los resultados experimentales de las pruebas de compresión uniaxial mostraron que el hueso trabecular exhibe una clara anisotropía con más rigidez y resistencia cuando se carga en la dirección longitudinal de la tibia. Los resultados de las pruebas de compresión confinada confirmaron que el comportamiento plástico del hueso trabecular depende de los invariantes hidrostáticos y deviatorios, por lo que se ha propuesto una formulación alternativa (espuma triturable volumétrica (CFV)) para describir su comportamiento. Se ha desarrollado y validado un nuevo método para obtener los parámetros característicos del CFV. Las predicciones del modelo CFV describen mejor el comportamiento mecánico del hueso trabecular en condiciones confinadas. En otros casos, las formulaciones clásicas de plasticidad funcionan mejor.