Diseño de una prótesis de cadera utilizando materiales compuestos para permitir la movilidad en miembros inferiores

Abstract

Los problemas de salud a la cadera en pacientes adulto mayor son mayormente ocasionados por fracturas de cadera intradomiciliarias y extradomiciliarias. Esto origina la pérdida de movilidad y en un porcentaje minoritario hasta la muerte. Por ello, es necesario el reemplazo a partir de una prótesis de cadera que tenga buena durabilidad y no tengan que ser cambiadas, produciendo dolor, malestar y en muchos casos la invalidez del paciente. Por ello el objetivo fue diseñar una prótesis de cadera utilizando materiales compuestos que tengan una buena resistencia, buena durabilidad y permitan la movilidad en miembros inferiores. Para ello, se evaluó el porcentaje de personas a partir de 50 años con problemas de salud a la cadera y se identificó que a partir de los 60 años las mujeres sufren fracturas tipo extracapsulares (zona 2 y 3). Así mismo, usando la metodología de diseño conceptual de Pahl y Beitz; Karl T. Ulrich y Steven D. Eppinger se logró un diseño que cumple con las necesidades y métricas que la paciente necesita. Por otro lado, utilizando el software CES EduPack se logró identificar opciones de materiales para el desarrollo de la prótesis, siendo el Ti-6Al-4V y la biocerámica de zirconia los materiales seleccionados. A partir de entrevistas y encuestas a especialistas se diseñó y simuló la prótesis en el programa SolidWorks, tomando en cuenta la norma ISO 7206-4. Los resultados estuvieron por debajo del límite elástico máximo de 9,10e+08 Pa y una vida total de 1,400e+08 ciclos, siendo valores favorables.