Innovación metodológica del estudio personalizado de un modelo de dispositivo biomédico para rectificación de alteraciones estructurales en la columna vertebral

Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo diseñar una metodología innovadora usando tecnología CAD/CAM/CAE. El estudio se centra en la planificación preoperatoria mediante la obtención de prototipos y el monitoreo en condiciones pre y posoperatorias a nivel computacional para la columna lumbosacra. Para ello, se inició con la obtención de modelos virtuales individuales de las vértebras comprometidas (L4-L5), el disco intervertebral y del implante, generados mediante el proceso de segmentación de las tomografías computarizadas (TC) de un paciente J1 que ha sido diagnosticado con hernia discal en las vértebras mencionadas. Los modelos obtenidos en formato STL se importan en un software de impresión 3D para obtener prototipos, comparando dos tecnologías de fabricación aditiva: Masked Stereolithography Apparatus (MSLA) o Estereolitografía Enmascarada y Fused Deposition Modeling (FDM) o Modelado por Deposición Fundida, con el fin de determinar cuál es la más adecuada para la planificación preoperatoria. Tras la planificación, los modelos virtuales en formato STL se exportan a un software CAD para realizar la reconstrucción 3D. Una vez obtenidos los sólidos, se importan en formato STEP en otro software CAE para realizar simulaciones que evalúen la diferencia en el comportamiento biomecánico del disco intervertebral y del implante bajo condiciones de carga axial compresiva en el periodo pre y posoperatorio, como resultado se obtuvieron valores de esfuerzo y deformación que permitieron verificar la estabilidad de la columna e implante. A partir del análisis de los resultados, se propuso utilizar impresoras 3D de fotopolimerización MSLA para la fabricación de prototipos con el objetivo de brindar una visualización detallada de cada componente anatómico y protésico al personal médico. Tras esto, se validó la selección del implante mediante la comparación de los valores de esfuerzo y deformación con los reportados en la literatura y los resultados obtenidos de simulación computarizada CAD/CAE. La metodología propuesta puede adaptarse para otros tipos de implantes según el caso clínico, garantizando una cirugía exitosa con menos tiempos de operación y mínima proximidad a estructuras vitales.

YANGUA PINDAY ,NELSON OMAR