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Diseño de una prótesis articulada para disco intervertebral

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dc.contributor.author Beristaín Lima, Saúl
dc.date.accessioned 2010-08-23T17:23:18Z
dc.date.available 2010-08-23T17:23:18Z
dc.date.created 2010-01
dc.date.issued 2010-08-23T17:23:18Z
dc.identifier.citation Beristaín Lima, Saúl. (2010). Diseño de una prótesis articulada para disco intervertebral. (Maestro en Ingeniería de Manufactura). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Azcapotzalco, México.
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/6979
dc.description Tesis (Maestro en Ingeniería de Manufactura), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIME, Unidad Azcapotzalco, 2010, 1 archivo PDF, ( 110 páginas), tesis.ipn.mx
dc.description.abstract En este trabajo se propone el diseño de una prótesis de disco intervertebral, el cual se basa en la metodología aplicada en el área de Biomecánica, misma con la cual es posible formar una analogía entre las partes que conforman la columna vertebral y sus elementos mecánicos fundamentales, y así obtener el diseño conceptual de una prótesis adecuada, con la cual el paciente pueda realizar todas las actividades normales, incluyendo algunas actividades deportivas moderadas. Esta prótesis proporciona el rango de movimientos dentro de los límites fisiológicos y funcionales (12º para flexo-extensión y 6º de flexión lateral), en asociación con las estructuras anatómicas adyacentes; cuenta con un elemento elástico que proporcionará la capacidad de absorber energía, de tal manera que su comportamiento sea lo más cercano a un disco intervertebral humano sano y en concordancia con el fenotipo mexicano. La metodología empleada en este trabajo, sigue los lineamientos del método general de solución de problemas en biomecánica de acuerdo con Özkaya & Nordin [3.1]. De acuerdo con el modelo analizado, se encontró que los niveles de esfuerzos máximos empleando una carga máxima de 6 kN, se presentan en la zona externa de las placas terminales que están en contacto con las vertebras, el cual es de 4.36 MPa en el caso de la unión PTS-vertebra L3 y 7.93 MPa para el caso PTI-vertebra L4. Estos valores se encuentran por debajo del esfuerzo de cedencia del hueso cortical, el cual es de 8.2MPa (Homminga et. al.). Por lo anterior, se puede deducir que en los niveles de carga mayores a cien kilogramos en la parte superior del tronco, ocasionados por traumatismos, la concentración de esfuerzos es aceptable, y la prótesis cuenta con la capacidad necesaria para disipar la energía producida. De esta manera, se protegen las estructuras anatómicas circundantes, así como los segmentos vertebrales adyacentes. La prótesis cuenta con un elemento elástico que asemeja las propiedades elásticas del disco normal. En teoría esto podría proteger a los discos adyacentes de un incremento de estrés biomecánico, lo que también minimizaría el efecto negativo de las cargas por compresión sobre la articulación tipo rotula del dispositivo prostético. Se efectuó un análisis numérico del desempeño del dispositivo, a través del uso del método del elemento finito, con el cual se observó que el comportamiento del muelle, cumple con los requisitos de diseño.
dc.description.abstract This work proposes the design of a intervertebral disc prosthesis, which is based on the methodology applied in the biomechanics area, with which it is possible to form an analogy between the parties that make up the spine and its fundamental mechanical elements, and so obtain the conceptual design of an appropriate prosthesis, with which the patient can perform all normal activities, including some moderate sports activities. This prosthesis provides range of motion within physiological limits and functional (12° for flexion-extension and lateral bending 6º), in association with adjacent anatomic structures, has an elastic element that provides the ability to absorb energy, so that its behavior is as close to a healthy human intervertebral disc and in accordance to Mexican phenotype. The methodology used in this work follows the guidelines of the general method of solving problems in biomechanics under Özkaya & Nordin [3.1]. According to the model discussed, we found that maximum stress levels using a maximum load of 6 kN, occurs in the outer zone of the end plates in contact with the vertebrae, which is 4.36 MPa for PTS-union L3 vertebra and 7.93 MPa for the case PTI-L4 vertebrae, but are values that are below the yield stress of cortical bone, which is 8.2MPa (Homminga et. al.). Because of this we can deduce that the levels of charges over a hundred pounds on the upper trunk, caused by trauma, the influence of concentration of stress is acceptable and the prosthesis has the capacity to dissipate such energy produced. In this way protect the surrounding anatomic structures and the adjacent vertebral segments. The prosthesis has an elastic element that resembles the elastic properties of normal disc. In theory this could protect adjacent discs of increased biomechanical stress, which also minimize the negative effect of compression loads on the joint labeled type of prosthetic device. We performed a numerical analysis of device performance through the use of finite element method, with which it was observed that the behavior of the pier meets the design requirements. en
dc.description.sponsorship Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT)
dc.language.iso es es
dc.subject Manufactura
dc.subject Columna vertebral
dc.subject Prótesis
dc.title Diseño de una prótesis articulada para disco intervertebral es
dc.type Tesis es
dc.contributor.advisor Urriolagoitia Sosa, Guillermo
dc.contributor.advisor Rodríguez Cañizo, Ricardo Gustavo


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