DETALLES DEL PROYECTO

RESPONSABLE(S):

CédulaNombreCorreo ElectrónicoTeléfonos
V010726787CIACCIA S MARCOmciaccia@uc.edu.ve04128575543
V010731795MORALES B CARLOSmoralesbarela@gmail.com04166409064
V012931367SAN ANTONIO THALIAtsantoni@uc.edu.ve04124115568
V013551882APARICIO C GENNIFERgaparici@uc.edu.ve04127278891

TITULO DEL PROYECTO

Desarrollo de modelos personalizado de EF para el ensayo virtual de prótesis óseas utilizando TAC

FACULTAD A LA QUE PERTENECE

Ingeniería

ACTIVIDAD DEL ARTICULO 42 DE LA LOCTI CON LA CUAL SE RELACIONA EL PROYECTO

Ordinal 8, Aparte a

PROBLEMA DEL PROYECTO

En la actualidad, el éxito en el diseño, fabricación y prueba de prótesis, fijadores externos e internos y otros dispositivos utilizados en el área de traumatología y ortopedia depende en gran medida de la experiencia del diseñador y de los resultados de la prueba directa en los pacientes. Esto trae como consecuencia que el mejoramiento de estos dispositivos sea un proceso lento, puesto que se debe esperar la evolución del paciente para poder observar sus virtudes y defectos, afectando en muchos casos adversamente al paciente. Para lograr mejores diseños desde el principio, es conveniente contar con huesos "virtuales", los cuales son modelos de elementos finitos (EF) en los que pueden probarse modelos también virtuales de estos dispositivos, de forma que pueda observarse, sin afectar al paciente y en un tiempo mucho menor, los defectos que pueda tener el diseño de una prótesis o fijador. Otro aspecto relevante es que en Venezuela no se construyen prótesis, entre otros motivos debido a que se requieren diseños propios (patentados) para realizar la construcción. Este trabajo pretende crear una plataforma encaminada al diseño y prueba virtual de este tipo de dispositivos a fin de poder optimizar su diseño y abaratar los costos al posibilitar su fabricación en el país. Esta plataforma requiere de tres etapas: la primera es el desarrollo de modelos óseos que reproduzcan de forma realista las condiciones fisiológicas así como el comportamiento mecánico macroscópico del tejido óseo. La segunda etapa es el modelado de la zona de contacto entre el hueso y la prótesis, la cual adicionalmente involucra, en muchos casos, un tercer elemento de suma importancia: el cemento para la fijación de la prótesis. La tercera etapa consiste en el modelado del sistema completo, hueso-interface-prótesis, con la finalidad de diseñar y optimizar los dispositivos protésicos. Este trabajo se enfoca en la primera etapa, desarrollando en forma paralela modelos virtuales de hueso bovino y humano, y la realización de ensayos mecánicos en huesos bovinos y en modelos plásticos que servirán para ajustar y validar los modelos óseos de EF a desarrollar. Adicionalmente, esta plataforma permitirá realizar diseños personalizados mediante el procesamiento de las imágenes obtenidas de tomografías axiales computarizadas (TAC) de cada paciente, donde no solo se toman en cuenta su geometría sino sus propiedades mecánicas particulares.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Objetivo general Desarrollar modelos personalizados de EF para el ensayo virtual de prótesis óseas utilizando TAC. Objetivos específicos 1. Desarrollar una metodología para eliminar los elementos de la malla que no contribuyen a la resistencia mecánica de un modelo heterogéneo de EF, utilizando un modelo de la diáfisis de una tibia de bovino. 2. Optimizar la aplicación de condiciones de contorno en modelos óseos de EF mediante el estudio de su sensibilidad a las condiciones de contorno, utilizando un modelo de la diáfisis de una tibia de bovino. 3. Validar y ajustar los modelos de EF de hueso bovino con ensayos mecánicos experimentales, utilizando probetas de huesos reales y de plástico. 4. Desarrollar una metodología para obtener modelos óseos de EF anisotrópicos, utilizando la sección proximal de un fémur humano. 5. Determinar la influencia de las variaciones de las cargas musculares en la anisotropía de un modelo de EF de la sección proximal de un fémur humano. 6. Implementar en el modelo anisotrópico de la sección distal de un fémur humano las mejoras desarrolladas con el modelo de EF de bovino.

ACTIVIDADES DEL PROYECTO

Realizar ensayos experimentales con probetas de tejido óseo y plástico. Construir modelos óseos heterogéneos de EF a partir de huesos bovinos y humanos utilizando TAC. Desarrollar metodologías para el mejoramiento de los modelos de EF, tanto de la malla como de la aplicación de las condiciones de borde. Desarrollar una metodología para construir modelos anisotrópicos de tejido óseo. Desarrollar una metodología para incluir la influencia de las cargas musculares en la anisotropía del tejido óseo. Integrar todas la metodologías desarrolladas e implementarlas en un modelo de EF de un fémur humano.

PRODUCTOS DEL PROYECTO

Producto general: una plataforma para el ensayo virtual de prótesis óseas personalizadas. Productos específicos: trabajo de ascenso prof. Carlos Morales (agregado), trabajo de ascenso prof. Marco Ciaccia (asociado), tesis doctoral prof. Thalía San Antonio, publicaciones técnicas.

DEPENDENCIA RESPONSABLE DEL PROYECTO:

Facultad de Ingeniería

FECHA INICIO

01/04/2007

FECHA FIN

01/04/2009

MONTO DEL PROYECTO

Bs. 350.000.000,00, Bs.F. 350.000,00
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