Diseño y posicionado de la prótesis inversa de hombro utilizando técnicas de simulación numérica por método de los elementos finitos y biomodelos realizados por impresión 3D

Abstract

[EN] Purpose. To analyze the positioning and orientation of a reverse shoulder prostheses in the scapula, and to improve its anchorage and adaptation using numerical simulation techniques trough finite element methodology (FEM) and biomodels by 3D printing. Methods. A 3D-virtual biomodel is generated by the CT of a male patient of 70 kg and load in a 4,2 kg arm, operated with RSA. The base plate-scapula is studied by FEM software simulating the mechanical behavior, comparing the intervention against eccentricity conditions of 4 mm and lateralization of 5 mm. The tensions and deformations performed on the interface are analyzed. Results. A reduction of the mechanical stress in the base plate of 23.7% is obtained. A guide-centering device, designed using the 3D printing modeling technique, is designed. Conclusion. The FEM modeling and analysis of the patient¿s personalized shoulder morphology and 3D biomodel help optimum preoperative planning. Printing 3D guides can improve the positioning and anchoring of the RSA base plate.

[ES] Objetivo. Analizar el posicionado y orientación de la prótesis inversa de hombro (PIH) en la escápula, y mejorar su anclaje y adaptación utilizando técnicas de Simulación Numérica por metodología de elementos finitos (FEM) y biomodelos realizados por impresión 3D. Métodos. Mediante la TAC de un paciente intervenido de PIH se genera un biomodelo 3D-virtual. Se estudia el conjunto placa base-escápula mediante software FEM simulando el comportamiento mecánico, comparando la intervención frente a unas condiciones de excentricidad de 4 mm y lateralización de 5mm. Se analizan las tensiones y deformaciones ejercidas. Resultados. Se obtiene una reducción de los esfuerzos mecánicos en la placa base de 23,7%. Se diseña un dispositivo de centrado-guía, elaborado mediante la técnica de impresión 3D. Conclusión. El modelado y análisis FEM de la morfología del hombro del paciente y su biomodelo 3D ayudan a una óptima planificación pre-operatoria. La impresión de guías 3D puede mejorar el posicionamiento y anclaje de la placa base de la PIH.