Optimización Combinada de Diseño y Material por Elementos Finitos Abordando el Desgaste en Prótesis Implantables Removibles
Autores: Shayanfard, Pejman; Tan, Xingchen; Karl, Matthias; Wendler, Frank
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización Combinada de Diseño y Material por Elementos Finitos Abordando el Desgaste en Prótesis Implantables Removibles
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Interfaz
Elementos retentivos
Prótesis removibles soportadas por implantes
Desgaste
Accesorio masculino
Análisis de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El desgaste en la interfaz macho-hembra de los elementos retentivos en prótesis removibles soportadas por implantes es la complicación más frecuente en tales aplicaciones. La falta de una trayectoria de inserción ideal/óptima, así como las inexactitudes en la fabricación, son los principales contribuyentes a este problema. Se investigó un accesorio macho con un ancla esférica común mejorada por flexibilidad lateral como solución, en comparación con el diseño de ancla esférica rígida ampliamente utilizado. Se realizó un análisis paramétrico de elementos finitos para comparar la deformación máxima que induce desgaste en la contraparte de polímero hembra por varios diseños de accesorios fabricados con titanio y Nitinol. Se evaluó la evolución de las deformaciones mecánicas que causan desgaste en la parte hembra, así como la contribución de las tensiones y la transformación martensítica en el vástago flexible del implante, bajo varios escenarios de desajuste de inserción. Los resultados indican que la introducción de un vástago flexible largo en el implante de titanio redujo las deformaciones máximas en la parte del accesorio hembra en hasta un 61% en comparación con el ancla esférica sólida. Se observó una mejora adicional al utilizar la aleación con memoria de forma Nitinol como material del vástago, lo que llevó a una reducción menor en la tensión y la deformación en la superficie de contacto, pero permitiendo un pilar más corto. Finalmente, el diseño optimizado del implante de Nitinol con un vástago flexible corto y estrechado que promueve la transformación martensítica a baja tensión de meseta resultó en una reducción aproximada del 90% en las deformaciones máximas en la superficie interna de la parte hembra durante la inserción manual, lo que indica un fenómeno de desgaste significativamente reducido en el contacto.
Descripción
El desgaste en la interfaz macho-hembra de los elementos retentivos en prótesis removibles soportadas por implantes es la complicación más frecuente en tales aplicaciones. La falta de una trayectoria de inserción ideal/óptima, así como las inexactitudes en la fabricación, son los principales contribuyentes a este problema. Se investigó un accesorio macho con un ancla esférica común mejorada por flexibilidad lateral como solución, en comparación con el diseño de ancla esférica rígida ampliamente utilizado. Se realizó un análisis paramétrico de elementos finitos para comparar la deformación máxima que induce desgaste en la contraparte de polímero hembra por varios diseños de accesorios fabricados con titanio y Nitinol. Se evaluó la evolución de las deformaciones mecánicas que causan desgaste en la parte hembra, así como la contribución de las tensiones y la transformación martensítica en el vástago flexible del implante, bajo varios escenarios de desajuste de inserción. Los resultados indican que la introducción de un vástago flexible largo en el implante de titanio redujo las deformaciones máximas en la parte del accesorio hembra en hasta un 61% en comparación con el ancla esférica sólida. Se observó una mejora adicional al utilizar la aleación con memoria de forma Nitinol como material del vástago, lo que llevó a una reducción menor en la tensión y la deformación en la superficie de contacto, pero permitiendo un pilar más corto. Finalmente, el diseño optimizado del implante de Nitinol con un vástago flexible corto y estrechado que promueve la transformación martensítica a baja tensión de meseta resultó en una reducción aproximada del 90% en las deformaciones máximas en la superficie interna de la parte hembra durante la inserción manual, lo que indica un fenómeno de desgaste significativamente reducido en el contacto.