Simulación y análisis por el método de elementos finitos de una rótula humana

En los últimos años abundan los estudios en los que se usa el análisis elementos finitos para representar, desde el punto de vista mecánico, sistema óseos, musculares, órganos individuales y prótesis en todo tipo de especialidades quirúrgicas. En el presente trabajo se realiza un estudio utilizando este análisis. En este último se representa, por medio del software Abaqus, el comportamiento de una rótula humana así como el de cada una de las estructuras que ejercen influencia sobre ella en la articulación de la rodilla. Para ello se parte de una imagen TAO realizada a partir de una rótula real, proporcionada por miembros del equipo de traumatología del Hospital Gregorio Marañón de Madrid. Esta imagen es procesada y resulta en una rótula objeto que se malla para poder realiza el posterior análisis dentro del programa. Se emplean distintos materiales para distintas zonas acorde a la anisotropía del hueso capturada por la escala de densidades del TAO, a partir de imágenes procesadas mediante el programa Mimics. Se determinan las superficies rotulianas sobre las que actúan las distintas fuerzas y se aplican las diferentes condiciones de contorno: fuerza del cuádriceps, ligamento femoro-patelar, retináculo lateral y tendón rotuliano. Posteriormente se exploran las distintas posibilidades de modelización según la combinación de fuerzas y restricciones, que resultan en modelos estáticamente determinados que facilitan la solución numérica del problema. En el post-proceso se realiza el análisis tensional de la rótula y se cotejara con valores reales disponibles en la bibliografía o en ensayos clínicos. Se presta especial atención a la distribución de estas variables en la cara posterior de la rótula, lugar en que es habitual encontrar cargas considerables asociadas a algunas patologías como el dolor femoro-patelar