Análisis de tensiones en espaciadores de cadera para la predicción del tiempo de implantación.

Cada año se realizan alrededor de 500.000 artroplastias o reemplazos totales de cadera en el mundo, de las cuales entre el 1 y el 4% de los casos se observan complicaciones por infección. La artroplastia de revisión en dos tiempos con colocación de un espaciador de polimetilmetacrilato impregnado de antibióticos en el intervalo de tiempo comprendido entre las dos cirugías, es considerada un tratamiento con un alto porcentaje de éxito en la erradicación de la infección y en la restauración de la función de la cadera. En algunos diseños actuales, dicho espaciador puede contener un alma de titanio, manteniendo un espesor de polimetilmetacrilato suficientemente grueso para permitir la liberación local de antibióticos y una corta hospitalización. Al mismo tiempo, dicho espaciador permite mantener la tensión normal de los tejidos blandos y mejorar la movilidad del paciente. Con el propósito de determinar aproximadamente el tiempo que un espaciador, con o sin alma, puede permanecer en un paciente, se realizaron simulaciones computacionales basadas en el método de elementos finitos. Los resultados muestran la distribución de tensiones y las tensiones máximas en el espaciador y su cuello en función del peso corporal, al efectuar diversas actividades cotidianas como caminar y subir o bajar escaleras. Además, dada la disminución de las tensiones observadas con la incorporación del alma de titanio, se estimó un radio mínimo para ésta en distintas actividades y pesos corporales. En la actualidad los espaciadores se implantan por un máximo de dos meses recomendando al paciente caminar durante no más de una hora diaria. En este trabajo se concluye que, en función del peso corporal y el espaciador colocado, éste podría ser utilizado por un tiempo superior.Fil: Weiss, Brenda Anahí. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física Química. Laboratorio de Biomecánica Computacional; ArgentinaFil: Berli, Marcelo Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Campana, Diego Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Ubal, Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Di Paolo, José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Numerical simulation of the femur fracture with and without prosthesis under static loading using extended finite element method (X-FEM) / Zagane Mohammed El Sallah … [et al.]

The strength of the bone depends on its mineralization state and its geometry, which depend on the loads supported. Thus the bone optimizes its mass and its geometry through the process of remodeling and improves its lift. This phenomenon can be altered by metabolic imbalances such as fall or trauma. The result is fractures, the most important of which are the proximal femur. The direct consequence of this type of fracture is the replacement of the joint by a Total Hip Prosthesis (PTH). The number of prosthetic implantations continues to increase given the longer life expectancy of patients.. This study is to compare the modeling to identify regions of fracture risk of femur and after the location of the total hip prosthesis (THP) by the extended finite element method (X-FEM) under static stress for a deferent orientation loading and for two materials (isotropic / orthotropic). The results show that the distribution of von mises stresses in the components of the femoral arthroplasty depends on the material and the design of the stem and show that the vertical loading leads to fracture of the femoral neck and the horizontal loading leads to the fracture of diaphysis femoral. The isotropic consideration of bone leads to bone fracture by propagation of the fissure, but the orthotropic consideration leads to the fragmentation of the bone. This modeling will help to improve the design of the indoor environment to be safer for the means of passenger transport

Numerical simulation of the femur fracture for different cemented hip femoral prosthesis under forces during stumbling

Total hip prosthesis was used for the patients who has the hip fracture and unable to recover naturally. To design highly durable prostheses one has to take into account the natural processes occurring in the bone. In this paper, the static load analysis is based, by selecting the peak load during the stumbling activity. Two different implant materials have been selected to study appropriate material. The results showed the difference of maximum von Misses stress and detected the fracture of the femur shaft for different model (Charnley and Osteal) implant with the extended finite element method (X-FEM), and after the results of the numerical simulation of X-FEM for different was used in determining the stress intensity factors (SIF) to identify the crack behavior implant materials for different crack length. It has been shown that the maximum stress intensity factors were observed in the model of Charnley

Investigation in failure analysis and materials selection in total hip replacement prosthesis

In the prostheses technology, the development of hip joint materials for hip replacement in human body is probably one of the most challenging problems. Even the history of hip arthroplasty is over 100 years; we still have encountered enormous challenge, mainly deal with the quality of the prosthetic materials. Many different material experiments and surgical approaches have been taken around the world to improve the performance of the prosthesis. The purpose of this document is to investigate the failure of the hip replacement and the total hip replacement in particular. It also provides the failure analysis and methodology as well as exploring the design specification and material selections of human hip replacement prosthesis

Analiza preostale čvrstoće oštećene totalne proteze kuka

Životni vijek olabavljene femuralne komponente totalne proteze kuka je razmatran za opterećenja propisana ISO 7206-4 standardom te za opterećenja koja se pojavljuju tijekom normalnog hoda čovjeka, korištenjem metode konačnih elemenata. Primijenjen je proces povratnog inženjerstva, pri čemu je CAD model totalne proteze kuka dobiven pomoću 3D skeniranja. Na temelju dobivenog CAD modela, razvijen je FEM model. Provedene su analize metodom konačnih elemenata za dobiveni FEM model femuralne komponente totalne proteze kuka ugrađen u model koštanog cementa i zbite (kortikalne) kosti. Rezultati analize su pokazali da se najveće vrijednosti vlačnih naprezanja pojavljuju na posterior-lateralnoj strani gornjeg dijela tijela femuralne komponente, gdje se u stvarnim slučajevima iniciraju zamorne pukotine. Modelirana je odgovarajuća pukotina na temelju dobivenih rezultata i površine po kojoj propagiraju pukotine u stvarnim slučajevima. Razmatrano je nekoliko duljina pukotine te su za svaku od njih utvrđene vrijednosti koeficijenta intenzivnosti naprezanja