Modelo Delta XTEND (DePuy) con altura de cúpula humeral de 9 mm

articulación glenohumeral construidos con RSA utilizando una réplica de prótesis Delta XTEND (DePuy) de poliuretano con altura de cúpula humeral de 9 mm. En las siguientes figuras se observa el espectro de isocromáticas del modelo físico en 3D y 2D. En la Figura 5.16 se observa el húmero en 3D de la muestra seis que corresponde al modelo con RSA y con h=9 mm. En la Figura 5.17 y Figura 5.18Figura 5.7 se comprueba el signo del húmero y se observan las tensiones y deformaciones internas del hueso mediante un análisis de fotoelasticidad en 2D.

En el húmero se observan tensiones de anclaje de los vástagos metálicos correspondientes a los músculos subescapular, supraespinoso y deltoides el sistema de transmisión de cargas. Además, existen más tensiones en el extremo proximal a la cabeza humeral, mientras que, hay una ligera disminución de tensión en medida que se acerca al extremo distal de la prótesis. En este punto existe una tendencia a descargarse. En el cuello humeral existen tensiones muy bajas, salvo en zonas localizadas de contacto con las nervaduras. En general, se identifica un comportamiento muy similar con respecto al modelo Delta XTEND (DePuy) con altura de cúpula humeral de 6 mm antes estudiado.

Figura 5.16. Fotoelasticidad 3D. Muestra 6 (húmero, cúpula humeral: 9 mm)

Para comprobar el sentido de la tensión de contorno se superpone una flexión en la muestra fotoelástica ensayada. En la Figura 5.17 se comprueba el signo. En la parte medial del hueso se identifican tensiones de compresión, mientras que, en la parte lateral existen tensiones de tracción. Se valida el signo del corte longitudinal del modelo realizando un ensayo de sentido de la tensión de la vista posterior del húmero (Figura 5.18). El signo de la vista anterior es igual al signo de la vista posterior.

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Figura 5.18. Fotoelasticidad 2D. Muestra 6 (húmero, vista posterior del corte longitudinal) Para observar las franjas isocromáticas en la zona de interés se realiza cortes transversales paralelos al cuello anatómico del húmero y la base de la parte proximal de la prótesis. De esta manera, se observan las tensiones producidas por la RSA mediante fotoelasticidad 2D en las zonas próximas al cuello y el cuerpo del húmero donde se ubica la prótesis (Figura 5.19). El análisis del patrón de isocromáticas de la vista frontal y reversa de cada corte es similar, validando de esta manera los resultados obtenidos.

En la parte más proximal de la prótesis existen tensiones de contacto irregulares. En el corte dos existe un descenso de las tensiones, sin embargo, aparecen tensiones debidas al contacto local de la prótesis y los anclajes. En el corte tres hay tensiones muy bajas salvo en zonas localizadas de contacto con las nervaduras, comparando con el modelo antes analizado hay tensiones más altas. Se puede observar un progresivo aumento regular y homogéneo de la transmisión de carga con la prótesis y las nervaduras en el corte cuatro, cinco y seis. En el corte siete se visualiza una notable reducción de tensión al final de las nervaduras. En el corte ocho, nueve, diez, once y doce se identifica una recuperación parcial de la tensión y mantenimiento casi constante. En los otros cortes próximos al extremo distal hay una ligera disminución de tensión, sin embargo, la tensión de contacto es más fuerte en comparación con el otro modelo. No hay “efecto punta” en el extremo distal. El análisis de fotoelasticidad 2D se observa en la Figura 5.20.

Figura 5.20. Análisis de fotoelasticidad 2D. Muestra 4 (húmero, vista frontal, corte transversal) En la Figura 5.21 se puede identificar las franjas de isocromáticas de la escápula en 3D. En el montaje, la escápula se inmoviliza atornillándola al bastidor de carga, lo cual provoca tensiones y deformaciones, que no son realistas. Se observan tensiones de anclaje de los vástagos metálicos correspondientes a los músculos supraespinoso, subescapular y deltoides, que no son relevantes. La zona entre el acromion y el cuello escapular tiene concentraciones bajas de tensiones, lo mismo sucede con la espina escapular y en menor medida con la fosa supraespinosa. El patrón de tensiones es menor en la muestra 6, la cual corresponde a una altura de cúpula humeral superior del modelo Delta XTEND. Además, las tensiones disminuyen en la parte de la apófisis coracoides próxima al tubérculo supraglenoideo en comparación con la muestra uno. La vista frontal de la cavidad glenoidea presenta tensiones irregulares, las cuales son analizadas de mejor manera con fotoelasticidad en 2D.

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La fotoelasticidad en 2D permite analizar las tensiones internas de tracción y compresión en la muestra seis (Figura 5.22). Para observar las franjas isocromáticas entre el contacto de la cavidad glenoidea y la prótesis se realizan cortes transversales paralelos a la cavidad glenoidea, de esta manera, se identifican las tensiones producidas por la RSA en zonas como: acromion, apófisis coracoides, tubérculo infraglenoideo, cuello de la escápula y prótesis Delta XTEND (DePuy). En la Figura 5.23 se observan las tensiones y deformaciones con luz monocromática para validar los resultados obtenidos con el anterior análisis.

El corte uno tiene un comportamiento muy parecido al de la muestra uno. Las tensiones mayores se encuentran en el plano vertical, sin embargo, la tensión del tornillo próximo al tubérculo supraglenoideo es mayor. En general en la cavidad glenoidea la muestra seis tiene mayores tensiones con respecto a la muestra uno. El tetón central apenas transmite carga en dirección al tubérculo supraglenoideo. En el corte dos hay un aumento general de los niveles de tensión, siendo considerablemente más altos en la muestra seis. Las tensiones en los tornillos horizontales siguen siendo superiores, mientras que, el tetón central apenas transmite carga. En el corte tres, cuatro y cinco hay concentración de tensiones entre el acromion y el cuello escapular. A medida que el corte es más interno las tensiones disminuyen. Se identifican tensiones bajas en la parte de la apófisis coracoides más próxima al tubérculo supraglenoideo. El análisis de fotoelasticidad de la Figura 5.23 es similar a la Figura 5.22, validando de esta manera los resultados obtenidos. El registro de resultados también se comprueba con las imágenes de la cara dos, las cuales, tienen un patrón de isocromáticas similar.

Figura 5.23. Fotoelasticidad 2D. Luz Monocromática. Muestra 6 / Delta XTEND / h: 9 mm A continuación, se analizan los cortes uno, dos y tres por separado porque existen patrones de isocromáticas importantes del conjunto hueso-prótesis en estas tres rodajas. En la Figura 5.24 se puede observar irregularidad en el reparto de tensiones en los tornillos. Las tensiones de los tornillos del plano vertical son superiores y la máxima en el superior. En los tornillos del plano horizontal aparece algo más cargado el interno (izquierdo en la vista), contrario al patrón de tensiones de la muestra uno. El área periférica externa de la cavidad glenoidea aparece descargada. El vástago central apenas transmite carga En este corte no hay tensiones en el coracoides debido a que el estado de carga del ensayo no transmite fuerzas directamente al mismo. Las tensiones entre la apófisis coracoides y el tubérculo supraglenoideo son superiores a las de la muestra uno.

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En la Figura 5.25. que corresponde al corte dos de la muestra seis hay un aumento general de los niveles de tensión, siendo considerablemente más altos que en la muestra uno. Las tensiones en los tornillos del plano vertical siguen siendo superiores, el tornillo más cargado es el superior. Tanto el tornillo próximo hacia el tubérculo supraglenoideo e infraglenoideo concentran las tensiones hacia el lado externo. Los tornillos laterales presentan tensiones importantes, aunque inferiores a las de los del plano vertical. El lateral interno presenta más concentración de tensión en la cara inferior, en tanto que el lateral externo la presenta en la parte superior. En el vástago central se observa tensiones de acoplamiento con las de los tornillos, sin que sea evidente una transmisión de carga por su parte. El contorno y el coracoides queda libre de tensiones. La zona entre la apófisis coracoides y el tubérculo supraglenoideo aparece más cargada en la mitad interna.

Figura 5.25. Fotoelasticidad 2D. Corte 2. Muestra 6 / Delta XTEND / h: 9 mm

En la Figura 5.26 que corresponde al corte tres de la muestra seis la zona entre el acromion y el cuello escapular tiene concentraciones de tensiones de compresión y tracción, sin embargo, el patrón de tensión es más bajo que en la muestra uno. Las tensiones de los tornillos del plano vertical son superiores. El tornillo superior transmite carga incluso después de este corte y son mayores en la muestra seis. Hay extensas zonas del contorno de la cavidad glenoidea que quedan descargadas.

Figura 5.26. Fotoelasticidad 2D. Corte 3. Muestra 6 / Delta XTEND / h: 9 mm

Finalmente se comparan los cortes cuatro y cinco de la muestra uno y seis. En la Figura 5.27 que corresponde al corte cuatro de la muestra uno y seis la zona entre el acromion y el cuello escapular tiene concentraciones de tensiones de compresión y tracción, el patrón de tensión es más bajo en la muestra seis. El tornillo superior presenta tensiones mayores en las dos muestras. En general la muestra uno aparece algo más cargada. La zona entre la apófisis coracoides y el tubérculo supraglenoideo presenta un patrón bajo de tensiones en las dos muestras. Hay extensas zonas del contorno de la que quedan descargadas.

Figura 5.27. Fotoelasticidad 2D. Corte 4. Muestra 1 (h: 6 mm) y 6 (h: 9 mm) / Delta XTEND En la Figura 5.27 que corresponde al corte cinco de la muestra uno y seis la zona entre el acromion y el cuello escapular tiene concentraciones de tensiones de compresión y tracción, el patrón de tensión es más bajo en general en este corte y es menor en la muestra seis. El tornillo superior transmite carga hasta este punto en las dos muestras. En general la muestra uno

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aparece algo más cargada. La zona entre la apófisis coracoides y el tubérculo supraglenoideo no tiene tensiones. Las zonas del contorno quedan descargadas.

Figura 5.28. Fotoelasticidad 2D. Corte 5. Muestra 1 (h: 6 mm) y 6 (h: 9 mm) / Delta XTEND Se realizaron dos ensayos adicionales de fotoelasticidad 3D en las muestras cuatro y cinco para comprobar la repetitividad de los resultados. Los resultados son parecidos a la muestra seis. En el húmero se observan tensiones de contacto entre el hueso y la prótesis irregulares. En la parte medial del hueso existen tensiones de compresión, mientras que, en la parte lateral existen tensiones de tracción. Se observan tensiones de anclaje de los vástagos metálicos. Existen más tensiones en el extremo proximal a la cabeza humeral, mientras que, hay una ligera disminución de tensión en medida que se acerca al extremo distal de la prótesis. En este punto existe una tendencia a descargarse.

En la escápula se observan tensiones de anclaje de los vástagos metálicos. La zona del acromion próxima al cuello escapular tiene concentraciones de tensiones, lo mismo sucede con la espina escapular y en menor medida con la fosa supraespinosa. En la muestra seis se producen tensiones mayores con respecto a la muestra uno. El tetón central no transmite carga, sin embargo, se observan tensiones localizadas de contacto. Las tensiones en los tornillos horizontales siguen siendo superiores. Existen tensiones irregulares en la vista frontal de la cavidad glenoidea.

5.4.

Modelo fotoelástico de la articulación del hombro con RSA: SMR