Efecto del espesor de la capa de cemento en el componente femoral de una prótesis de Charnley. Análisis biomecánico mediante el método del elemento finito

Víctor Manuel Domínguez-Hernández; Víctor Hugo Ramos Lugo; César Víctor Feria Reyes; Guillermo Urriolagoitia Calderón; Luis Héctor Hernández Gómez

2000, Número 6

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Acta Ortop Mex 2000; 14 (6)

Efecto del espesor de la capa de cemento en el componente femoral de una prótesis de Charnley. Análisis biomecánico mediante el método del elemento finito

Domínguez-Hernández VM, Ramos LVH, Feria RCV, Urriolagoitia CG, Hernández GLH

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Idioma: Español
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Paginas: 443-448
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RESUMEN

Se analizan los esfuerzos y las deformaciones en el componente femoral de una prótesis de Charnley para cadera, cuando se aplican cargas fisiológicas. A partir de radiografías simples se determina la geometría bidimensional del fémur y se analiza su respuesta a cargas que corresponden a la etapa de apoyo medio de la marcha. Se emplea el Método del Elemento Finito, en particular el paquete Ansys versión 5.3 (Ansys, Inc., Houston PA, EUA). Se consideraron tres distintos materiales: hueso trabecular, hueso cortical del canal medular y hueso cortical de las zonas medial y lateral del fémur. Posteriormente se eligió el tamaño de prótesis adecuado para el hueso estudiado y se insertó en el modelo bidimensional del fémur. De igual forma, se desarrollan seis espesores de capa de cemento, las cuales varían de 1 a 6 mm. Los esfuerzos para el hueso fueron similares a los correspondientes para el fémur intacto, en tanto que los esfuerzos de menor intensidad son los preferidos cuando se trata de los materiales inertes: la prótesis y el cemento. De los espesores de la capa de cemento estudiados, el de 3 mm presenta los menores esfuerzos para la prótesis y el cemento, en tanto que el hueso trabecular es el que se asemeja en mayor grado al caso del hueso intacto. Para el hueso cortical, los resultados mejores corresponden al espesor de 4 mm. Con base en el presente estudio se recomienda emplear espesores de la capa de cemento de 3 a 4 mm.

REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

Andriacchi TP, Galante JO, Belytschko TB, Hampton S: A stress analysis of the femoral stem in total hip prosthesis. J Bone Joint Surg 1976; 58A: 618-24.
Blacker G, Charnley J: Long-term study of changes in the upper femur after low-friction arthroplasty, Internal Publication No 62, Centre for Hip Surgery, Wrightinton Hospital, 1976.
Brekelmans WAM, Poort HW, Slooff TJ: A new method to analyze the mechanical behavior of skeletal parts. Acta Orthop Scand 1972; 43: 301-17.
Buckwalter JA, Glimcher MJ, Cooper RR, Recker R: Bone biology. Part II: Formation modeling, remodeling, and regulation of cell function. J Bone Joint Surgery 1995; 77A: 1276-89.
Ebramzadeh E, Sarmiento A, McKellop HA, Llinas A, Gogan W: The cement mantle in total hip arthroplasty. Analysis of long-term radiograph results. J Bone Joint Surg 1994; 76A: 77-87.
Huiskes R, Verdonschot N, Niubrant B: Migration, stem shape, and surface finish in cemented total hip arthroplasty. Clin Orthop 1998; 355: 103-12.
Jasty M, Maloney WJ, Bragdon CR, Haire T, Harris WH: Histomorphological studies of the long-term skeletal responses to well fixed cemented femoral components. J Bone Joint Surg 1990; 72A: 1220-9.
Kang YK, Park HC, Youm Y, Lee IK, Ahn MH, Ihn JC: Three dimensional shape reconstruction and finite element analysis of femur before and after the cementless type of total hip replacement. J Biomed Eng 1993; 15: 497-504.
Keyak JH, Fourkas MG, Meagher JM, Skinner HB: Validation of an automated method of three-dimensional finite element modeling of bone. J Biomed Eng 1993; 15: 505-9.
Keyak JH, Rossi SA: Estimation of femoral fracture load using finite element models: An examination of stress-and strain-based failure theories. Trans 44th Annual Meeting Orthop Res Soc 1998: 956.
Kim BS, Mann KA: A thin cement mantle decrease fatigue life of cemented femoral hip components. Trans 45th Annual Meeting Orthop Res Soc 1999: 880.
Kwak BM, Lim OK, Kim YY, Rim K: An investigation of the effect of cement thickness on an implant by finite element stress analysis. Int Orthop 1979; 2: 315-19.
Mann KA, Bartel DL, Ayers DC: Influence of stem geometry on mechanics of cemented femoral hip components with proximal bond. Trans 43rd Annual Meeting Orthop Res Soc 1997: 840.
Mann KA, Bartel DL, Wright TM, Burstein AH: Coulomb frictional interfaces in modeling cemented total hip replacements: A more realistic model. J Biomech 1995; 28(9): 1067-78.
McNamara BP, Cristofolini L, Toni A, Taylor D: Relationship between bone-prosthesis bonding and load transfer in total hip reconstruction. J Biomech 1997; 30(6): 621-30.
Namba RS, Keyak JH, Kim AS, Vu LP, Skinner HB: Cementless implant composition and femoral stress. Clin Orthop 1998; 347: 261-7.
Rohlmann A, Mössner U, Bergmann G, Koelbel R: Finite-element analysis and experimental investigation with hip endoprosthesis. J Biomech 1983; 16: 727-42.
Van Rietbergen B, Müller R, Ulrich D, Rüegsegger P, Huiskes R: Quantitative assessment of tissue loading in proximal femur, using a full scale microstructural FE-model. Trans 43rd Annual Meeting Orthop Res Soc 1997: 62.