Estudio del Comportamiento Mecánico del Tejido Óseo

Abstract

En este trabajo se presenta un estudió del comportamiento mecánico del tejido óseo cortical y trabecular utilizando simulaciones numéricas validadas con ensayos mecánicos. Aunque muchas han sido las investigaciones realizadas en probetas de hueso cortical y trabecular, pocos investigadores han efectuado simulaciones numéricas de estructuras óseas validadas con ensayos experimentales. Este estudio forma parte de un proyecto de creación de una plataforma que permita la optimización y prueba virtual de dispositivos ortopédicos con miras a optimizar su tiempo de duración. Debido al comportamiento ortotrópico del hueso se realizaron ensayos de compresión en diferentes direcciones a probetas hexaédricas de tejido óseo cortical y trabecular, extraídas de radios bovinos deshidratados. Se utilizaron tomografías axiales computarizadas y ecuaciones propuestas en la
literatura para la asignación de propiedades heterogéneas y ortotrópicas con el fin de simular, utilizando el Método de Elementos Finitos, las curvas carga-desplazamiento experimentales. Los resultados de los ensayos muestran que el tejido deshidratado se comporta como un material frágil al
describir una zona lineal y la posterior falla. Las cargas de ruptura son mayores cuando la fuerza es en la dirección longitudinal del hueso que en direcciones transversales. Las consideraciones matemáticas realizadas a los modelos numéricos permitieron reproducir adecuadamente el comportamiento observado experimentalmente.