Análisis biomecánico de estructuras porosas de titanio orientadas a la reconstrucción de defectos óseos

Abstract

En los últimos años, han salido al mercado nuevas tecnologías de fabricación, conocidas como fabricación aditiva que, a partir de polvos de distintos materiales, consiguen fabricar piezas con un procedimiento de fusión controlada capa a capa y consolidación del material. Una de estas tecnologías es la denominada fusión por haz de electrones, en inglés Electron Beam Melting (EBM). Esta técnica ha madurado lo suficiente como para poder permitir trabajar con aleaciones de titanio implantables, de manera fiable y repetitiva. Esto ha hecho viable la fabricación de geometrías porosas en titanio, las cuales suponen una solución ideal para las reconstrucciones óseas. También se pueden adaptar a las necesidades de fabricación especial de implantes a medida. En la tecnología EBM se utiliza la aleación Ti-6Al-4V. El uso del material metálico altamente poroso constituye el gran elemento diferenciador, pues mediante continuidad del poro se intenta fomentar una paulatina invasión de tejido vascular y óseo en las estructuras metálicas de soporte, propiciando el crecimiento tisular. A través de diversas tipologías y de diferentes parámetros geométricos, se puede modificar variables determinantes para el éxito del implante poroso (densidad, porosidad, tamaño de poro, rigidez, etc). Una menor rigidez de la prótesis porosa o implante, en relación al implante macizo, mitiga el efecto del apantallamiento de tensiones que puede aparecer en el lugar de la inserción del implante, asegurando con ello la estabilidad primaria o mecánica. Cuanto más se aproxime la rigidez del implante a la del hueso al cual se sustituye, mayor será la estabilidad y la probabilidad de éxito a largo plazo. Por otro lado, la porosidad permite una paulatina regeneración interna del tejido óseo, gracias a la vascularización, integrando el implante con el hueso, lo que permite asegurar la estabilidad secundaria o biológica. En este estudio, se diseñaron, se fabricaron y se analizaron, por medio de ensayos mecánicos de compresión así como con análisis por elementos finitos, diferentes tipos de estructuras comprobándose su aplicabilidad en la utilización como “scaffolds” en la reconstrucción de grandes defectos óseos.