Modelo SMR (Lima) con altura de cúpula humeral de 6 mm

Se presentan las muestras de la diez a la doce, las cuales, son modelos fotoelásticos de la articulación glenohumeral construidos con RSA utilizando una réplica de prótesis SMR (Lima) de poliuretano con altura de cúpula humeral de 6 mm. En las siguientes figuras se observa el espectro de isocromáticas del modelo físico en 3D y 2D. En la Figura 5.40 se observa el húmero en 3D de la muestra doce que corresponde al modelo con RSA y con h=6 mm. En la Figura 5.41 y Figura 5.42Figura 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 para 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 el estriado del vástago existe una perturbación de la distribución de tensión, pasa a ser muy irregular por las características físicas de esta prótesis. Después del estriado existe una pequeña suavización de las tensiones y en el extremo distal se produce un efecto punta. En la Figura 5.40 se observa el espectro de isocromáticas de la muestra doce que corresponde al modelo SMR con h=6 mm.

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Para comprobar el sentido de la tensión de contorno se superpone una flexión en la muestra fotoelástica ensayada. En la Figura 5.41 se comprueba el signo de la vista anterior del corte longitudinal. 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 mediante un ensayo de sentido de la tensión de la vista posterior del húmero (Figura 5.42).

Figura 5.41. Fotoelasticidad 2D. Muestra 12 (húmero, vista anterior del corte longitudinal)

Figura 5.42. Fotoelasticidad 2D. Muestra 12 (húmero, vista posterior del corte longitudinal) Se realiza cortes transversales paralelos al cuello anatómico del húmero y la base de la parte proximal de la prótesis para observar las franjas isocromáticas en la zona de interés. 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 5.43). El análisis del patrón de isocromáticas de la vista frontal y reversa de cada corte es similar, validando de esta manera los resultados obtenidos.

Comparando el anterior modelo SMR de altura inferior con este modelo, se puede observar que el patrón de isocromáticas tiene un comportamiento muy similar hasta el Corte 8. Sin embargo, los niveles de tensión de la muestra 11 son inferiores en todos los cortes. En la parte más proximal de la prótesis existen tensiones de contacto irregulares y otras tensiones que provocan los anclajes del sistema de transmisión de cargas. En el corte dos hay un descenso de las tensiones. En el corte tres hay distribución de tensión de compresión en la mitad izquierda y

tensión nula en la otra mitad. A partir del corte cuatro se observa una tendencia a igualarse la tensión en todo el contorno del vástago humeral. En el corte cinco, seis y siete existe una perturbación de la distribución de tensión, pasa a ser muy irregular por el estriado del vástago. A partir del corte 9 se identifica una disminución progresiva de las tensiones. Se visualiza una progresiva suavización con la desaparición del estriado y hay tendencia a descargarse la parte derecha del vástago en el corte nueve, diez y once. Además, no se observa “efecto punta” en el extremo distal. En la Figura 5.44 se identifica el análisis de fotoelasticidad 2D.

Figura 5.43. Fotoelasticidad 2D. Muestra 11 (húmero, vista frontal y reverso del corte transversal)

Figura 5.44. Análisis de fotoelasticidad 2D. Muestra 11 (húmero, vista frontal, corte transversal) El análisis de fotoelasticidad 3D de la escápula se puede identificar en la Figura 5.45. Los vástagos metálicos correspondientes a los músculos del sistema de transmisión de carga y el montaje de la escápula en el bastidor de carga provocan tensiones y deformaciones que no son importantes en este estudio. La zona entre el acromion y el cuello escapular tienen concentraciones de tensiones de compresión, lo mismo sucede con la espina escapular y en

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menor medida con la fosa supraespinosa. Los espectros de isocromáticas realistas son los correspondientes a la cavidad glenoidea y sus proximidades. Los tornillos y el contacto del tetón central provocan tensiones que son analizadas de manera más eficaz con fotoelasticidad 2D.

Figura 5.45. Fotoelasticidad 3D. Muestra 12 (escápula)

Se realizan cortes transversales paralelos a la cavidad glenoidea, de esta manera, se identifican las tensiones producidas por la RSA en la escápula, específicamente en las zonas de contacto con las prótesis (Figura 5.46). En la Figura 5.47 se observan las tensiones y deformaciones con luz monocromática para validar los resultados obtenidos con el anterior análisis.

Comparando el anterior modelo SMR de altura inferior con este modelo, se puede observar que el patrón de isocromáticas tiene un comportamiento muy similar. Sin embargo, los niveles de tensión de la muestra doce son inferiores. En el corte uno se observa gran concentración de tensiones en los dos tornillos. Las zonas superior e inferior con niveles muy bajos de tensión. El tetón central no transmite carga al hueso. También, existen tensiones en la parte de la apófisis coracoides más próxima al tubérculo supraglenoideo. En el corte dos hay un aumento general de los niveles de tensión y grandes áreas descargadas arriba y abajo. El vástago central transmite algo de carga en el plano vertical. Las tensiones en los tornillos del modelo SMR se reparten, sin embargo, son superiores al modelo Delta XTEND que ya se analizó. El análisis de fotoelasticidad de la Figura 5.47 es similar a la Figura 5.46, 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 5.47. Fotoelasticidad 2D. Luz Monocromática. Muestra 12 / SMR / h: 6 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 5.48 se puede observar gran concentración de tensiones en los dos tornillos. El tornillo próximo al tubérculo supraglenoideo parece ligeramente más cargado. Los contornos laterales están muy descargados. El vástago central transmite una ligera compresión por la cara lateral externa. No hay tensiones en el coracoides debido a que el estado de carga del ensayo no transmite fuerzas directamente al coracoides, sin embargo, entre la coracoides y el tubérculo supraglenoideo existen tensiones muy bajas. El área localizada próxima al borde interno del coracoides tiene tensiones más altas. Además, aparecen tensiones moderadas en el contorno inferior externo.

Figura 5.48. Fotoelasticidad 2D. Corte 1. Muestra 12 / SMR / h: 6 mm

En la Figura 5.49 que corresponde al corte dos de la muestra doce hay un aumento de los niveles de tensión en los tornillos, siendo especialmente más altos en el tornillo superior. Ambos

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tornillos comprimen fuertemente hacia abajo. El tetón central ejerce una ligera compresión hacia abajo. Los contornos laterales están descargados. El contorno y el coracoides queda libre de tensiones. Al tubérculo supraglenoideo llegan tensiones procedentes del tornillo superior.

Figura 5.49. Fotoelasticidad 2D. Corte 2. Muestra 12 / SMR / h: 3 mm

En la Figura 5.50 que corresponde al corte tres de la muestra doce, hay fuertes tensiones en los tornillos. Ambos tornillos comprimen fuertemente hacia abajo. La zona entre el acromion y el cuello escapular tiene concentraciones de tensiones de compresión y tracción, el patrón de tensión es más bajo cuando la altura humeral es más alta (muestra doce). Las tensiones del tornillo superior se transmiten hasta el siguiente corte. Hay extensas zonas del contorno que quedan descargadas.

Finalmente se comparan los cortes cuatro y cinco de la muestra siete y doce. En la Figura 5.51 que corresponde al corte cuatro de la muestra siete y doce 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 doce. Ambos tornillos presentan tensiones que se trasmiten en el interior de las dos muestras. En general la muestra siete aparece algo más cargada. La zona entre la apófisis coracoides y el tubérculo supraglenoideo presenta un patrón muy bajo de tensiones en las dos muestras, transmitido por el tornillo superior. Hay extensas zonas del contorno de la que quedan descargadas.

Figura 5.51. Fotoelasticidad 2D. Corte 4. Muestra 7 (h: 3 mm) y 12 (h: 6 mm) / SMR

En la Figura 5.52 que corresponde al corte cinco de la muestra siete y doce 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 doce. El tornillo superior transmite carga hasta este punto en las dos muestras. En general la muestra siete aparece algo más cargada. La zona entre la apófisis coracoides y el tubérculo supraglenoideo no tiene tensiones. Las zonas del contorno quedan descargadas.

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Se realizaron dos ensayos adicionales de fotoelasticidad 3D en las muestras diez y once para comprobar la repetitividad de los resultados. Las imágenes fotoelásticas de la escápula y el húmero presentan patrones similares de tensiones a la muestra doce. La distribución de tensiones a lo largo del vástago humeral es irregular en la prótesis SMR. Además, las tensiones de anclaje de la base protésica de la cavidad glenoidea son notablemente mayores en la prótesis SMR.