Científicos de la Universidad Politécnica Nacional de Perm (PNRPU) crearon por primera vez un modelo computarizado de una copa de prótesis de cadera hecha de compuesto de carbono-carbono y calcularon su umbral de falla. Según el servicio de prensa de la universidad, la investigación cierra el último punto ciego en el camino hacia una endoprótesis completamente compuesta: anteriormente, este material solo se había estudiado para el componente femoral, y la copa, que soporta la carga principal al caminar, permanecía sin estudiar.
Las prótesis metálicas, que se implantan anualmente a aproximadamente un millón de pacientes en el mundo, se aflojan con el tiempo debido a la falta de coincidencia entre la rigidez del metal y el hueso. El compuesto de carbono-carbono tiene una biocompatibilidad absoluta con el tejido óseo y una alta resistencia al desgaste, pero su estructura interna es caótica y heterogénea, por lo que es imposible predecir la falla con los métodos de ingeniería convencionales.
Los investigadores construyeron un modelo digital de la copa y la cargaron paso a paso de 0 a 400 kilogramos, revisando miles de variantes de la estructura interna del material. El resultado: las primeras microfisuras aparecen con una carga de aproximadamente 220 kilogramos, pero los tipos de fallas más peligrosos solo aparecen con una presión superior a 650 kilogramos, que se producen principalmente en atletas.
Para una persona promedio, las cargas en la articulación rara vez superan los 220 kilogramos, lo que significa que la copa compuesta no sufre daños en la vida diaria. Así, el desarrollo de un implante compuesto integral pasa del ámbito de las hipótesis teóricas al campo del diseño de ingeniería real con características de resistencia y durabilidad totalmente predecibles.
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