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- Profesor Supervisor: Dr. Bruno Chiné Polito
Periodo de trabajo: Marzo 2019 - Febrero 2021
Título de su proyecto: Diseño y caracterización mecánica de una prótesis disco lumbar fabricada mediante manufactura aditiva
Resumen de proyecto:
El dolor de espalda es un problema que afecta a los seres humanos a nivel mundial. Una de las causas más comunes de estos dolores son las hernias discales. Cuando los tratamientos conservadores para tratar estos padecimientos fallan, los pacientes son referidos a la intervención quirúrgica, esta se denomina artroplastia discal. Esta operación consiste en la sustitución del disco intervertebral herniado por una prótesis discal, cuyo objetivo radica en la restauración del movimiento y alivio de dolor. Las prótesis comúnmente utilizadas cuentan con ciertas desventajas de diseño causando así la necesidad de remoción prematura de la prótesis. Dentro de los inconvenientes de estas prótesis se encuentran: presencia de stress-shielding, difícil colocación y poca variedad dimensional.
En el presente trabajo se propone el diseño de una prótesis de disco intervertebral lumbar fabricada mediante manufactura aditiva. Este diseño se evalúa mediante la caracterización mecánica de la prótesis con el uso de métodos numéricos y experimentales. La novedad de este proyecto radica en el empleo de estructuras lattice, las cuales permiten determinar el comportamiento mecánico de sus productos; y las ventajas del uso de manufactura aditiva en la facilidad de modificación geométrica y fabricación de geometrías complejas. De esta forma, se pretende que la propuesta del diseño de prótesis discal solvente las deficiencias de las prótesis comerciales.
La investigación consiste en cuatro etapas. En la primera etapa, se estudia la influencia de las variables de diseño de las estructuras lattice. La segunda etapa consiste en el análisis mecánico de una unidad funcional vertebral con 3 diseños de prótesis disco intervertebral, cada diseño de prótesis se modela con las variables de la estructura lattice que presente mejor desempeño mecánico en la primera etapa, y el uso de diferentes materiales, metálicos y poliméricos. Las primeras dos etapas se desarrollan mediante el análisis de elementos finitos. La tercera etapa estudia la influencia de las variables de la estructura lattice y la calidad de impresión de dos técnicas de manufactura aditiva mediante el empleo de un diseño de experimentos y ensayos de compresión. La cuarta etapa consiste en la validación de los resultados numéricos con base en los experimentales.