Diseño de dispositivos médicos en CAD de polimetilmetacrilato, para su análisis FEM en prótesis craneales.

Dra. Carolina Alvarado Moreno

Acerca del proyecto

En el presente estudio se realizó el análisis numérico y experimental, de diferentes propuestas de solución a patologías en la zona del Neurocráneo (bóveda craneal) y Viscerocráneo (huesos faciales).

Justificación

La pérdida ósea mandibular o del cráneo puede deberse por diversas causas, como pueden ser traumatismos, malformaciones congénitas y patologías agresivas. Aunque sean diferentes las causas de la pérdida, las secuelas conllevan a un malfuncionamiento del sistema estomatognático, también conocido como aparato masticatorio, y regulación de la presión en la bóveda craneal. Dentro de los diversos tratamientos para estas patologías, la sintomatología se ve atenuada con el manejo adecuado protésico.

Objetivo

Realizar una metodología integrada por el diseño biomecánico, el análisis numérico y experimental, del uso del polimetilmetacrilato (PMMA) como material principal en la elaboración de prótesis para la zona del neurocráneo y viscerocráneo.

Desarrollo

Galería de proceso de diseño, prototipado y análisis por Elementos Finitos.

Prototipo final de propuesta sobre réplica de cráneo impreso en resina, escala 1:1.

Análisis de Elementos Finitos

En el uso de programas de Ingeniería Asistida por Computadora, en sus siglas en ingles Computer Aided Engineering (CAE), para la simulación numérica por medio del Método de Elemento Finito. Se está resolviendo un modelo numérico de un problema físico con base en los principios claves de la física, en la mecánica estructural. Estos son: esfuerzos principales, deformaciones unitarias principales, esfuerzos cortantes y deformaciones angulares principales.

Conclusiones

De lo anterior, se puede concluir que los diseños de los implantes cumplen con la función de la restauración ósea del área perdida y mantienen su integridad estructural. Adicionalmente, el PMMA no debería provocar una reacción adversa o de rechazó por alergia y cumple con las regulaciones sanitarias.

Los implantes generados, se colocaron de acuerdo con las técnicas quirúrgicas; craneoplastía y mandibulectomía, con el objetivo de realizar las simulaciones de la masticación y de un impacto con una fuerza externa sobre el cráneo.

Se elaboro un protocolo de estudio para materiales plásticos rígidos, donde en base a pruebas de compresión se verifica que los modelos físicos impresos en PMMA.

Para el caso de la zona neurocraneal, no presentan fracturas por fragilidad. Sin embargo, es el área donde los implantes tienen mayor desplazamiento y deformación plástica de las placas de acero inoxidable, ante un ciclo de desgaste continuo.

En contra parte de la zona viscerocraneal, donde se presentaron rupturas por fragilidad. Sugiriendo un rediseño de anclaje del implante con el hueso remanente, o una variación del espesor. En estos casos no hubo deformación plástica ni desplazamiento.