El uso de un método basado en vibroacústica para determinar las propiedades del material compuesto de un modelo replicado de hueso de clavícula
Autores: Goossens, Quentin; Vancleef, Sanne; Leuridan, Steven; Pastrav, Leonard Cezar; Mulier, Michiel; Desmet, Wim; Vander Sloten, Jos; Denis, Kathleen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
El uso de un método basado en vibroacústica para determinar las propiedades del material compuesto de un modelo replicado de hueso de clavícula
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Replicar huesos
Pruebas in vitro
Modelos de hueso compuestos
Predicciones numéricas
Constantes elásticas de material
Modelo de clavícula
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los huesos replicados se utilizan ampliamente como una alternativa a los huesos cadavéricos para pruebas in vitro. Estos modelos de hueso compuestos son más fácilmente disponibles y muestran una baja variabilidad entre especímenes en comparación con los modelos de hueso cadavérico. La combinación de pruebas in vitro con modelos in silico puede proporcionar más información en la evaluación del comportamiento mecánico de los implantes ortopédicos. Una representación numérica precisa del modelo experimental es importante para extraer conclusiones significativas de las predicciones numéricas. Este estudio tiene como objetivo determinar las constantes elásticas del material de un modelo de clavícula compuesto de uso común, combinando análisis modal experimental y numérico acústico. La diferencia entre las frecuencias naturales predichas experimentalmente y por elementos finitos (EF) se minimizó actualizando las constantes elásticas del material del análogo de hueso cortical transversamente isotrópico que proporciona el fabricante. El módulo de Young longitudinal se redujo de 16.00 GPa a 12.88 GPa y el módulo de corte se incrementó de 3.30 GPa a 4.53 GPa. Estas propiedades materiales actualizadas resultaron en una diferencia promedio de frecuencia natural del 0.49% y una diferencia máxima del 1.73% entre las predicciones de EF y los resultados experimentales. El modelo actualizado presentado tiene como objetivo mejorar la investigación futura que se centra en simulaciones mecánicas con modelos de hueso compuesto de clavícula.
Descripción
Los huesos replicados se utilizan ampliamente como una alternativa a los huesos cadavéricos para pruebas in vitro. Estos modelos de hueso compuestos son más fácilmente disponibles y muestran una baja variabilidad entre especímenes en comparación con los modelos de hueso cadavérico. La combinación de pruebas in vitro con modelos in silico puede proporcionar más información en la evaluación del comportamiento mecánico de los implantes ortopédicos. Una representación numérica precisa del modelo experimental es importante para extraer conclusiones significativas de las predicciones numéricas. Este estudio tiene como objetivo determinar las constantes elásticas del material de un modelo de clavícula compuesto de uso común, combinando análisis modal experimental y numérico acústico. La diferencia entre las frecuencias naturales predichas experimentalmente y por elementos finitos (EF) se minimizó actualizando las constantes elásticas del material del análogo de hueso cortical transversamente isotrópico que proporciona el fabricante. El módulo de Young longitudinal se redujo de 16.00 GPa a 12.88 GPa y el módulo de corte se incrementó de 3.30 GPa a 4.53 GPa. Estas propiedades materiales actualizadas resultaron en una diferencia promedio de frecuencia natural del 0.49% y una diferencia máxima del 1.73% entre las predicciones de EF y los resultados experimentales. El modelo actualizado presentado tiene como objetivo mejorar la investigación futura que se centra en simulaciones mecánicas con modelos de hueso compuesto de clavícula.