Proceso fabricación prótesis

FABRICACION:

Los biomateriales son sustancias naturales o sintéticas que se consideran aptas para ser introducidas en el cuerpo humano. Estas sustancias son biocompatibles, es decir, capaces de estar en contacto con tejidos vivos y líquidos fisiológicos sin que se produzca rechazo por parte del cuerpo y sin alterar la composición ni las propiedades de la sangre. Para que la biocompatibilidad sea duradera en el tiempo, es imprescindible una alta resistencia a la corrosión. Otra característica que deben tener los biomateriales es que sean esterilizables. Estos requisitos restringen el número de materiales implantables a solo unos pocos metales, polímeros y cerámicas. En las prótesis de cadera se utilizan metales como acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto y aleaciones de titanio para los vástagos femorales. Los polímeros como el polietileno se usan para la fabricación del cotilo o inserto. Las cerámicas también son una posibilidad para la cabeza femoral y el cotilo.[1]

La selección del proceso para fabricar una prótesis total de cadera depende mucho de los materiales a utilizar. Los materiales como el cromo cobalto, el titanio y el acero inoxidable generalmente se forman mediante forjado o fundición de inversión, seguidos de mecanizado en bruto, pulido y revestimiento. Para materiales como el polietileno de peso molecular ultra alto, el moldeo y el mecanizado son esenciales. Los elementos cerámicos de biomateriales, como las bolas femorales de alúmina y zirconia, se producen normalmente por sinterización, seguido de molienda y pulido / lapeado. Dado que la precisión de la forma, la rugosidad de la superficie y la integridad de la superficie de las prótesis juegan un papel clave en su longevidad, y dado que esto se logra principalmente mediante el pulido, discutiremos más sobre el pulido en la fabricación de prótesis de articulación de la cadera.[2]

Pulido:

Las superficies de apoyo de la bola femoral y la cavidad acetabular deben tener un alto grado de acabado superficial y mantener una alta estabilidad de acoplamiento cuando el paciente realiza diferentes tipos de movimiento. Tales superficies de apoyo de alta calidad se pueden producir puliendo. En el pasado, el proceso de pulido había sido manual, lo cual era rentable, laborioso y difícil de garantizar la precisión dimensional, como la redondez y la consistencia en la producción en masa. Esta situación se ha mejorado significativamente mediante el desarrollo de sofisticadas máquinas de lapeado y pulido para bolas y copas esféricas a una redondez de aproximadamente 2 micras y una rugosidad superficial de una fracción de nanómetros.

Para mejorar la eficiencia, el pulido y lapeado deben integrarse con un proceso CNC, del cual el control se basa, en gran medida, en una eliminación uniforme del material en toda el área para pulir. Un buen proceso puede mantener con precisión la precisión geométrica de la superficie generada por el prepulido de la conformación, como el conformado, corte y rectificado. Para alcanzar esto, es esencial comprender y poder manipular las trayectorias de los bordes de corte abrasivos en la superficie de una pieza de trabajo durante el pulido. Se han llevado a cabo estudios que apuntan a la comprensión del mecanismo y la automatización del proceso de dicho pulido. Sun y Zhang utilizaron el método de elementos finitos para analizar las trayectorias de pulido en lentes esféricas. También realizaron algunas investigaciones experimentales que les permitieron derivar una fórmula empírica para evaluar la eliminación del material.

Siguiendo este enfoque, Kiat analizó las trayectorias combinadas de múltiples filos de corte de una herramienta de pulido en la superficie de la pieza de trabajo. Descubrieron que, bajo ciertas combinaciones de las tres velocidades angulares, algunas partes de las áreas de la pieza de trabajo se perderán; pero bajo algunas otras combinaciones de velocidad, toda la superficie puede pulirse uniformemente.[3]

Un análisis numérico como el anterior difícilmente puede proporcionar una solución optimizada para las trayectorias abrasivas con respecto al cambio de parámetros cinéticos de un pulido. Un modelo experimental, por otro lado, a menudo está limitado por el rango de condiciones de prueba. Para superar estas dificultades, Li, Bao y Zhang desarrollaron recientemente una solución analítica para describir las trayectorias de los abrasivos en el pulido de una superficie esférica. Descubrieron que la cobertura de la trayectoria en una superficie esférica por abrasivos individuales depende en gran medida de los parámetros cinéticos, como las velocidades angulares rotacionales de la muestra y la pulidora. Si estos parámetros cinéticos se seleccionan de manera inapropiada, no se puede lograr un estado uniforme de eliminación de material.

El reemplazo de la articulación de la cadera proporciona una solución para tratar la artritis. El rango de movimiento, el estrés, el diámetro de la cabeza y la prótesis de la articulación de la cadera son factores importantes a considerar en el diseño de las articulaciones artificiales de la cadera. El pulido CNC es un paso importante de fabricación para maximizar el rendimiento de las prótesis.[4]

La fabricación de prótesis metálicas por corte debe ir precedida de una verificación cuidadosa del programa de pieza. El proceso de generar trayectorias de herramientas depende en gran medida de la clase del sistema numérico. En sistemas con controles de 2 ½ ejes, la dirección básica de las trayectorias de la herramienta estará en línea con la dirección de la máquina herramienta. El programa de pieza para prótesis de 120 mm de longitud constaba de 36 000 bloques NC, es decir, muy por encima del límite superior para la mayoría de los sistemas de control CNC. La opción DNC debe activarse para garantizar la ejecución exitosa de programas de piezas incluso extremadamente largos. La prótesis mecanizada debe ser volcada en el proceso de mecanizado. Se utiliza un accesorio especial para el fresado preciso de ambos lados de la prótesis.

Normalmente, una vez finalizada la sección de coincidencia de los implantes de cadera, los pontes de los implantes de cadera se procesan en una fresadora o una cortadora lineal, luego, se perfora un agujero central en la parte superior de los pontes. Las dos líneas centrales del orificio y el eje del implante deben coincidir entre sí. La porción del vástago del implante se procesa en un torno. La pinza del núcleo del torno pega el orificio central en la parte superior de los pilares del implante. La parte redundante de la pieza de trabajo, debajo de la porción del vástago del implante, está bloqueada por el mandril. Finalmente, se procesa un hemisferio en el extremo más alejado de la

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