Ing. Rubén Arenas UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Maestría en Ingeniería Mecánica Diseño y Manufactura...

Ing. Rubén Arenas

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

Maestría en Ingeniería MecánicaDiseño y Manufactura

Junio 2011Mérida-Venezuela

"Diseño de separador intersomático para columna vertebral en material polimérico"

Medical Legal Art


I Jornada "Aportes a la Ingeniería Médica en la Universidad de Los Andes"

Ing. Rubén Arenas




Ing. Rubén Arenas

Fusión intervertebral o artrodesis

OBJETIVO:

Enfermedades degenerativas

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

• Funcionalidad de los espaciadores intersomáticos:

EspaciadoresIntersomáticos

sinteticos.

Ing. Rubén Arenas Medical Legal Art

Ing. Rubén Arenas

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

• Artrodesis: Espaciadores intersomáticos

Ing. Rubén Arenas

PEEK Centonas Poli aromáticas

Est. Cristalina Ortorrómbica

Poli-aril-éter-éter-cetona

Comportamiento Elástico-Lineal

Biocompatibilidad garantizada.

Resistente a la degradación por radiación.

Estructura cristalina del 30-35%.

Metodología

Ing. Rubén Arenas




Ing. Rubén Arenas

Definición del modelo de elemento finito.

1

XY

Z

JUN 14 201000:43:30

VOLUMES

NMIN=3NMAX=3

TYPE NUM

1

XY

Z

JUN 14 201000:44:21

VOLUMES

TYPE NUM

1

MN

MXX

YZ

14.787

329.486644.185

958.8841274

15881903

22182532

2847

JUN 10 201023:37:08

NODAL SOLUTION

STEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.127E-04SMN =14.787SMX =2847SMXB=3013

Ing. Rubén Arenas

Objetivos

Diseño

Ensayos de compresión

Tesis Posgrado de Ingeniería Mecánica

Fabricación de Implante

Ing. Rubén Arenas

Elementos de Malla

Hueso Trabécular y cesta intersomática : SOLID92

Contacto: CONTA174

Contacto: TARGE170

Hueso cortical: SHELL281**(Adam, et al. 2003), (Kuo, et al. 2010)

Contacto flexible-flexible y fricción 0.3. (Adam, et al. 2003)

Ing. Rubén Arenas

Condiciones de borde y propiedades de los materiales

70kg (60kg a 250kg)(1)

PEEK OptimaModulo de elasticidad 4 GPa

Relación de Poisson 0.4

Esfuerzo de Fluencia 118 MPa

(Invibio, 2004)

(1) Bazrgari, et al. (2006)

Modulo de elasticidad 90 MPa


Esfuerzo último 2,5 MPa

Modulo de elasticidad 8 GPa


Esfuerzo último 195 MPa

Hueso Trabécular

Hueso Cortical

(Adam, et al. 2003) (Martin, et al. 1998.)

y

xz

Desplazamientos X e Z

Ing. Rubén Arenas

Diseño de la cesta intersomática

Evaluación de una cesta intersomática comercial en Ansys®

Rediseño de la cesta basado en la definición de esfuerzo: σ=P/A

Evaluación del nuevo modelo de cesta en Ansys®

Ing. Rubén Arenas

Hay fallaNo hay falla

Resultados: Evaluación

Área de contacto: 169.1 mm2

9mm

4.21 MPa

63.2 MPa

Ansys12Von Mises/S3

Sy/Sut

PEEK 63.2 195

Trabéculas 4.21 2.5Unidades en MPa

Ing. Rubén Arenas

No hay fallaNo hay falla

Resultados: Nuevo Modelo

14mm

Ansys12Von Mises/S3

Sy/Sut

PEEK 29.33 195

Trabéculas 2.46 2.5

Área de contacto: 284 mm22.46 MPa

29.33 MPa

Unidades en MPa

Ing. Rubén Arenas

Análisis de convergencia

5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 23000 2500023

25

27

29

31

33

-3

-2

-1

0

1

2Análisis de Convergencia

Esfuerzo de Von Mises máximo en el separadorEsfuerzo principal 3 en la superficie de contacto. (eje der.)Esfuerzo teórico

Nº de nodos

Von

Mis

es (M

Pa)

Ing. Rubén Arenas

Velocidad de convergencia

50007000

900011000

1300015000

1700019000

2100023000

25000-0.005%

0.000%

0.005%

0.010%

0.015%

0.020%

0.025%

Velocidad de Convergencia

Velocidad de convergencia

Nº de nodos

η%

Ing. Rubén Arenas

Conclusiones preliminares

Aplicación práctica del análisis elementos finitos. La necesidad de la

creación de equipos multidisciplinarios.

Importancia del contexto en la

aplicación del conocimiento.

Ing. Rubén Arenas




GRACIAS POR SU ATENCIÓN


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