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    Validación experimental de un modelo de análisis de elementos finitos en fractura de cadera y su aplicabilidad clínica

    Revista Española de Cirugía Ortopédica y Traumatología 2019;63(2): 146-154

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    LARRAINZAR-GARIJO R, CAEIRO JR, MARCO M, GINER E, MIGUÉLEZ MH

    Revista Española de Cirugía Ortopédica y Traumatología 2019;63(2): 146-154

    Tipo artículo: Artículo

    Resumen del Autor: La fractura de la extremidad proximal de fémur es objeto de interés en investigación. La complejidad del entramado óseo y la ineficiencia estructural asociada al envejecimiento hacen que existan muchas variables todavía por comprender desde el punto de vista experimental, pero no existe un modelo de investigación estructural y biomecánico de la fractura de cadera claramente definido.La hipótesis de este trabajo es que es posible desarrollar un modelo de experimentación computacional que caracterice el hueso de la extremidad proximal del fémur como un material heterogéneo a partir de la traslación directa de los parámetros mecánicos obtenidos de piezas anatómicas de experimentación. Material y método Trabajo experimental que compara la experimentación real en cadáver y un modelo numérico basado en análisis de elementos finitos (AEF). Las variables que se han empleado son: punto de inicio de la fractura, su propagación, carga progresiva y la carga máxima hasta fractura.Al modelo computacional se trasladaron los parámetros mecánicos reales obtenidos de las piezas anatómicas basándose en la relación entre las unidades Hounsfield de la TAC de alta resolución y la densidad mineral ósea de cada elemento virtual, mientras que la propagación de la fractura se modeló mediante desarrollo computacional propio del equipo investigador, con disminución de las propiedades mecánicas de los elementos dañados conforme avanza la línea fractuaria. Resultados El modelo computacional fue capaz de determinar el punto de inicio de la fractura, con una discreta tendencia a la medialización anatómica de dicho punto respecto a lo ocurrido de manera experimental. El grado de correlación fue muy alto al comparar el valor real de deformación progresiva de las muestras frente al obtenido por el modelo computacional. Sobre 32 puntos analizados, se obtuvo una pendiente de 1,03 en regresión lineal, con un error relativo entre las deformaciones del 6% y un coeficiente de Pearson de R2=0,99. El modelo computacional infraestimó discretamente la carga máxima de fractura, con un error relativo aproximado al 10%. ConclusiónEl modelo computacional de AEF desarrollado por este equipo investigador multidisciplinar se puede considerar, en conjunto, un modelo completo de AEF de la extremidad proximal del fémur con aplicabilidad clínica futura al ser capaz de simular e imitar el comportamiento biomecánico de fémures humanos contrastado con un modelo experimental clásico realizado en piezas anatómicas. Sobre esta base podrán evaluarse interacciones cualitativas y cuantitativas que lo consoliden como un potente banco de ensayos de experimentación computacional sobre el fémur proximal humano.

    Notas:

     

    Palabras clave: Biología computacional , Biomecánica, Fémur, Fracturas de cadera, Ortopedia, Traumatología

    ID MEDES: 144449 DOI: 10.1016/j.recot.2018.05.006 *



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