Análisis numérico de una estructura de hueso trabecular bioinspirado

Resumen

El hueso trabecular es una estructura compleja y jerárquica que proporciona un soporte mecánico esencial y capacidad de carga al sistema esquelético humano. La arquitectura única del hueso trabecular, caracterizada por una red de estructuras interconectadas en forma de varillas y placas, permite una distribución eficiente de las tensiones y deformaciones. Este trabajo de muestra el proceso de diseño y análisis de una réplica de la geometría del hueso trabecular escaneada digital de una esponja mediterránea (Haliclona) debido a que ha ganado atención en el ámbito biomédico y de ingeniería de tejidos, el programa de cómputo Geomagic design X® y SolidWorks®. Se digitalizó la muestra, mediante una nube de líneas y puntos se procesaron y convirtieron en un modelo digital en 2D, que sirvió de base para la réplica de hueso trabecular. Las estructuras diseñadas se analizaron mediante software de análisis de elementos finitos para evaluar los patrones de tensión y desplazamiento en la condición de carga de peso de un paciente de 80 kg, la cual es una medida promedio en individuos de 43 años de edad [1]. Con el objetivo de imitar el comportamiento mecánico del hueso trabecular natural. Se realizaron 6 arreglos celulares con 36 geométricas escaneadas (circulo, elipse y amorfo), en un cuadrado de 11 mm por lado. Los resultados del estudio indican que las estructuras diseñadas presentaban patrones de tensión y desplazamiento similares a las presentadas por otros autores. La naturaleza anisotrópica de la arquitectura del hueso trabecular se replicó con éxito.