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Liberación de Fijación y el Vendaje Óseo: un Nuevo Paradigma de Dispositivo de Fijación Ósea

Autores: Shayesteh Moghaddam, Narges; Jahadakbar, Ahmadreza; Amerinatanzi, Amirhesam; Skoracki, Roman; Miller, Michael; Dean, David; Elahinia, Mohammad

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2017

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Acceso abierto

Artículo científico
2017

Liberación de Fijación y el Vendaje Óseo: un Nuevo Paradigma de Dispositivo de Fijación Ósea


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Estándar de oro
Reconstrucción mandibular
Ti-6Al-4V
Dispositivo de fijación
Trayectorias de estrés
Injertos óseos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El actual estándar de oro en el cuidado de la reconstrucción de defectos segmentarios mandibulares es el uso de hardware de inmovilización Ti-6Al-4V y un doble injerto de peroné. Este método suele ser exitoso inmediatamente en la restauración de la función mandibular, sin embargo, el hardware de fijación altamente rígido causa blindaje por estrés del hueso injertado y concentración de estrés en el dispositivo de fijación con el tiempo, lo que puede llevar a la falla del dispositivo de fijación y a la cirugía de revisión. El propósito de la cirugía reconstructiva podría ser crear trayectorias normales de estrés en la mandíbula después del injerto. Investigamos el uso de un mecanismo de dos etapas que separa las fases de inmovilización/cicatrización y regeneración del tratamiento de defectos segmentarios mandibulares. El dispositivo incluye el uso de un mecanismo liberador muy rígido de Ti-6Al-4V que garantiza la cicatrización ósea. Por lo tanto, podría ser liberado una vez que el tejido óseo reconstruido y cualquiera de sus inserciones ligamentosas hayan sanado por completo. Debajo de la placa de Ti-6Al-4V liberada habría un aparato de armazón de alambre de nitinol (NiTi) pre-cargado que facilita la trayectoria normal de estrés-deformación a través del hueso injertado después de que el injerto se haya curado en su lugar y el dispositivo de fijación de Ti-6Al-4V haya sido liberado. Debido al uso de alambres de NiTi que forman una red que conecta hueso vascularizado y posiblemente astillas de hueso, los injertos óseos también tienen más probabilidades de incorporarse en lugar de reabsorberse. Primero evaluamos una mandíbula adulta sana durante la masticación normal para obtener la distribución normal de estrés-deformación. Luego, desarrollamos el modelo de elementos finitos (FE) de la reconstrucción mandibular (en la región M1-3) con el dispositivo de fijación propuesto durante los períodos de cicatrización (estado bloqueado) y post-cicatrización (estado liberado). Para recrear la trayectoria normal de estrés en la mandíbula reconstruida, aplicamos la Metodología de Superficie de Respuesta (RMS) para optimizar la geometría de la "Bone Bandaid" (es decir, diámetros y ubicación de los alambres). Los resultados demuestran que el mecanismo propuesto inmoviliza adecuadamente el hueso injertado en el estado bloqueado, ya que la brecha resultante máxima (21.54 micrones) entre el injerto y las superficies de la mandíbula huésped está en la región segura (menos de 300 micrones). Al considerar el criterio de von Mises para la falla, el análisis de FE junto con estudios experimentales (es decir, pruebas de compresión y tracción en los dispositivos de fijación inferior y superior, respectivamente) confirman que los dispositivos de fijación propuestos no fallan, mostrando un factor de seguridad de al menos 10.3. Basándonos en la técnica de Metodología de Superficie de Respuesta (RSM), se logran los valores óptimos de los parámetros para los alambres (0.65 mm y 1 mm para los alambres superior e inferior, respectivamente) y se calcula el nivel requerido de precarga en cada alambre (369.8 N y 229 N para los alambres inferior y superior, respectivamente). Los resultados de FE para la distribución de estrés en la mandíbula reconstruida durante el estado liberado coinciden estrechamente con los de una mandíbula sana.

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