Diseño optimizado de una prótesis para columna vertebral mediante el análisis estructural por elementos finitos

Resumen

Se hace una introducción a la biomecánica y a conceptos de estática y dinámica de fuerzas que actúan sobre la columna vertebral. Se propone una modularidad en el diseño para su adaptación a las variadas estructuras esqueléticas. Se define una aplicación específica, una geometría inicial para el diseño la prótesis y se la dibuja mediante un programa de Diseño Asistido por Computadora, luego se importa el dibujo mediante un programa de Análisis Estructural por Elementos Finitos. Se hace un análisis de los materiales disponibles en el mercado, de su compatibilidad como implantes, de sus esfuerzos máximos permisibles. Se determinan los vectores de fuerza que actuarán en tracción, corte, compresión y torsión sobre la prótesis. Estos vectores espaciales (3D) definidos tanto en punto de aplicación, dirección, sentido e intensidad máxima de actuación, son ubicados gráficamente en la estructura de la geometría inicial del diseño de la prótesis  en el Programa de Análisis Estructural por Elementos Finitos, determinándose los esfuerzos resultantes, los que son comparados con los permisibles por el material. Se realiza una iteración para determinar espesores óptimos y radios de curvatura para la geometría seleccionada ante los esfuerzos actuantes sobre la prótesis. Se determina la geometría final de la prótesis.