Evaluación numérica a la fatiga de prótesis tumoral de rodilla

Abstract

En los últimos años, el rendimiento mecánico de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) ha atraído una gran cantidad de interés en aplicaciones de prótesis articulares. La importancia clínica de la fatiga y las propiedades a la fractura de las piezas fabricadas con UHMWPE depende del dispositivo protésico. Los mecanismos de desgaste abrasivo y adhesivo usualmente prevalecen en los insertos acetabulares recuperados, observando que las superficies dañadas por fatiga se presentan a menudo en insertos tibiales. Por lo tanto, la resistencia al desgaste es de gran importancia en los componentes protésicos, ya que a mayores presiones de contacto de la articulación hacen que las propiedades de fatiga y fractura sean más relevantes. Se puede concluir así que las formulaciones de grado médico del UHMWPE deben representar un equilibrio entre las consideraciones de diseño, resistencia al desgaste, resistencia a la oxidación, propiedades de fatiga y a la fractura. Por lo que una de las principales consideraciones para el diseño de algún dispositivo con cargas variables es el diseño por fatiga, evitando grietas a nivel micro, macro y como consecuencia falla súbita del sistema. Provocando como consecuencia un reemplazamiento total de la pieza o en el peor de los casos catástrofes donde se involucra vidas humanas. El objetivo de la presente investigación es proporcionar un análisis de fatiga y fractura, a través de una evaluación numérica a los bujes de material de UHMWPE utilizados en la articulación de la prótesis de rodilla. Se realizó un estudio de fatiga a la pieza buje tomando en consideración una posición en cuclillas de 130 grados de flexión del fémur con respecto a la tibia, mostrando resultados de la localización en donde inicia el daño en el buje, así como su tiempo de vida en años. Los resultados indican un ciclo de vida de 15.8 años antes de llegar a la falla del material.