2015-09-02

Diseño de un prototipo de prótesis mandibular, a partir de modelos anatómicos 3d, caso de estudio

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http://hdl.handle.net/10614/8347
Title: Diseño de un prototipo de prótesis mandibular, a partir de modelos anatómicos 3d, caso de estudio
Authors: Campo, Oscar Iván, director
Keywords: Ingeniería Biomédica
Implantes ortopédicos
Simulación por computadores
Aparatos maxilares
Issue Date: 2-Sep-2015
Publisher: Universidad Autónoma de Occidente
Abstract: Este proyecto propone el diseño de una prótesis de mandíbula para tratar una alteración congénita denominada Microsomia Hemifacial (MH), en cuya deformidad se ve comprometida la integridad de la Articulación Temporomandibular (ATM), ya sea de uno de los lados de la mandíbula o incluso ambos, que afecta la simetría facial del usuario que la padece. Para el desarrollo del proyecto se investigó sobre esta anomalía congénita con el fin de entender mejor la problemática del caso de estudio de este proyecto. Para el desarrollo del prototipo de prótesis de mandíbula a partir de modelos anatómicos 3D, primero se investigó los programas que existen en el mercado y que permitieron realizar la reconstrucción tridimensional a partir de imágenes médicas en formato Dicom, las cuales provienen de equipos de Tomografía Computarizada y/o Resonancia Magnética. Además se diseñó un Phantom para validar experimentalmente el funcionamiento y la interacción de cada software con el diseñador, igualmente, esta herramienta sirvió para evaluar la eficiencia y la precisión de cada uno de los programas, ya que se generó una tabla comparativa que permitió detectar las ventajas y desventajas de cada uno. El proceso incluyó la consulta de materiales que se utilizan para la fabricación de los Phantom, los cuales están muy ligados a que sus características simulen la densidad de los tejidos humanos. La selección de medidas y geometría de cada material también fue referenciada y se utilizó para verificar cada valor con cada uno de los software previamente seleccionados. Con dicha actividad se generó una tabla comparativa con la cual se logró evidenciar que el programa con los mejores resultados es Invesalius, programa que se usó para procesar y generar el modelo tridimensional a partir de las imágenes tomográficas del caso de estudio de este proyecto. Al concluir con la reconstrucción 3D, se encontró zonas afectadas por ruidos provenientes de diferentes fuentes. Por esta razón el modelo tridimensional fue exportado a otro software, para eliminar el ruido de la malla, con lo cual se pudo limpiar y reducir las zonas afectadas, lo cual permitió realizar el diseño del prototipo de prótesis de mandíbula con base en la anatomía del usuario. Además se realizó una tabla comparativa la cual permitió observar el cambio de las diferentes propiedades de malla según el tipo de filtro aplicado. Con base en estos datos se seleccionó el número de iteraciones y el tipo de filtro que requiere ser implementado teniendo en cuenta los tipos de ruido que contienen los datos del caso de estudio. Finalmente se pudo desarrollar un modelo 3D adecuado (sin ruido) para continuar con las otras fases de diseño. Como el tipo de MH del caso de estudio, solo afecta un lado de la mandíbula del usuario, al tener un modelo tridimensional libre de zonas de ruido, se generó un conjunto de superficies de la parte anatómica que no es afectada por la MH, con las cuales se generó el sólido de los componentes que van a ser empleados para reemplazar el cóndilo y la fosa, dos componentes esenciales de la articulación temporomandibular y recuperar con esto la simetría facial. Una vez obtenido el prototipo de prótesis de mandíbula, se procedió a realizar un análisis computacional FEA con el cual se verificó el comportamiento y se logró concluir que el esfuerzo Von Mises máximo registrado en el modelo es de 124,8 MPa, por otro lado el desplazamiento máximo registrado fue de 0,02 mm. Datos similares a lo reportado en la literatura. Igualmente se pudo otorgar un factor de seguridad global del prototipo de 1,4
URI: http://hdl.handle.net/10614/8347
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