Diseño concurrente de un dispositivo para la artrodesis cervical

Abstract

En el presente trabajo de investigación se propuso un sistema de artrodesis para facilitar la corrección de las enfermedades discales y degenerativas de la columna cervical, bajo los lineamientos de diseño concurrente. A fin de cumplir con los objetivos planteados, el estudio incluye un análisis de la anatomía, fisiología y biomecánica de la columna cervical; así como de las patologías que se busca corregir y los biomateriales usados actualmente para la construcción de los dispositivos existentes. Además esta investigación abarcó un análisis comparativo de los diferentes dispositivos que hoy en día existen en el mercado, con la finalidad de seleccionar el sistema base del dispositivo en estudio. Se utilizó un software especializado en diseño 3D, para el modelado de los implantes bajo el concepto de ingeniería concurrente, seleccionando dos de ellos que serán evaluados mediante ensayos de carácter computacional. Para el análisis de las cargas biológicas de la columna cervical, reportadas en estudios previos, y de cargas con comportamiento dinámico, como lo es la caída desde un 1m de altura, se hizo uso de un software comercial de elementos finitos. Estos ensayos se llevaron a cabo con dos biomateriales, los cuales fueron elegidos basándose en criterios como, biocompatibilidad, propiedades mecánicas y procesamiento; permitiendo evaluar los esfuerzos y las deformaciones en los modelos, con cada uno de los casos de carga, utilizando la teoría de falla de von Mises. Los esfuerzos obtenidos del análisis mostraron mantenerse dentro del rango elástico del material con el cual fueron simulados, lo cual indica que las cargas no colocarán en peligro la integridad o funcionamiento del implante. Esta última herramienta permitió elegir el diseño final del dispositivo, el cual posee la geometría y el material idóneo para lograr el objetivo deseado que es la fusión intervertebral, además se alcanzó una reducción de los costos en comparación con los existentes actualmente. El dispositivo final posee las características adecuadas para una artrodesis cervical satisfactoria.