El papel de la fuerza de ensamblaje en el comportamiento de tribocorrosión de las uniones cabeza-cuello de implantes de cadera: un enfoque de elementos finitos adaptativos
Autores: Fallahnezhad, Khosro; Feyzi, Mohsen; Hashemi, Reza; Taylor, Mark
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
El papel de la fuerza de ensamblaje en el comportamiento de tribocorrosión de las uniones cabeza-cuello de implantes de cadera: un enfoque de elementos finitos adaptativos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Carga cíclica
Tribocorrosión
Implantes de cadera
Fuerza de montaje
Método de elementos finitos
Eliminación de material
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La carga cíclica, en el medio corrosivo del cuerpo humano, resulta en tribocorrosión en la interfaz de la unión cónica cabeza-cuello de los implantes de cadera. Los iones metálicos resultantes y los desechos por desgaste afectan adversamente a los tejidos locales. La fuerza aplicada por los cirujanos para ensamblar la unión ha demostrado desempeñar un papel importante en la mecánica de la unión cónica que, a su vez, puede influir en el daño por tribocorrosión. Recientemente, se ha utilizado el método de elementos finitos para predecir la pérdida de material en la interfaz cabeza-cuello. Sin embargo, en la mayoría de los estudios de elementos finitos, se ha ignorado la contribución de la corrosión electroquímica. Por lo tanto, un estudio detallado para investigar la influencia de la fuerza de ensamblaje en el comportamiento tribocorrosivo de la unión cabeza-cuello, que considere tanto la eliminación de material mecánico como químico, es de suma importancia. En este estudio, se utilizó un algoritmo basado en elementos finitos para investigar el efecto de la fuerza de ensamblaje en el daño por tribocorrosión en la interfaz de la unión, durante más de cuatro millones de ciclos de marcha simulada a nivel. Los patrones de eliminación de material en los resultados del modelado se compararon con los patrones de daño observados en un grupo de implantes de cadera modulares recuperados. Los resultados de este estudio mostraron que, para diferentes casos, el desgaste químico se encontraba en el rango del 25-50% de la pérdida total de material, después de cuatro millones de ciclos. Se necesitaba una fuerza mínima de ensamblaje (4 kN para los casos estudiados) para mantener el bloqueo en la unión. El modelo computacional pudo predecir el patrón de daño en la interfaz cabeza-cuello recuperada.
Descripción
La carga cíclica, en el medio corrosivo del cuerpo humano, resulta en tribocorrosión en la interfaz de la unión cónica cabeza-cuello de los implantes de cadera. Los iones metálicos resultantes y los desechos por desgaste afectan adversamente a los tejidos locales. La fuerza aplicada por los cirujanos para ensamblar la unión ha demostrado desempeñar un papel importante en la mecánica de la unión cónica que, a su vez, puede influir en el daño por tribocorrosión. Recientemente, se ha utilizado el método de elementos finitos para predecir la pérdida de material en la interfaz cabeza-cuello. Sin embargo, en la mayoría de los estudios de elementos finitos, se ha ignorado la contribución de la corrosión electroquímica. Por lo tanto, un estudio detallado para investigar la influencia de la fuerza de ensamblaje en el comportamiento tribocorrosivo de la unión cabeza-cuello, que considere tanto la eliminación de material mecánico como químico, es de suma importancia. En este estudio, se utilizó un algoritmo basado en elementos finitos para investigar el efecto de la fuerza de ensamblaje en el daño por tribocorrosión en la interfaz de la unión, durante más de cuatro millones de ciclos de marcha simulada a nivel. Los patrones de eliminación de material en los resultados del modelado se compararon con los patrones de daño observados en un grupo de implantes de cadera modulares recuperados. Los resultados de este estudio mostraron que, para diferentes casos, el desgaste químico se encontraba en el rango del 25-50% de la pérdida total de material, después de cuatro millones de ciclos. Se necesitaba una fuerza mínima de ensamblaje (4 kN para los casos estudiados) para mantener el bloqueo en la unión. El modelo computacional pudo predecir el patrón de daño en la interfaz cabeza-cuello recuperada.