Finite element analysis of the osseointegration process in compression osteosynthesis plates

Carlos David Becerra-Gutiérrez; Mateo Escobas-Jaramillo

doi:10.17533/udea.redin.20251191

Autores/as

Carlos David Becerra-Gutiérrez Universidad Autónoma de Bucaramanga https://orcid.org/0009-0007-5844-2900
Mateo Escobar-Jaramillo Universidad Autónoma de Bucaramanga https://orcid.org/0000-0003-4478-5439

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.20251191

Palabras clave:

Ingeniería biomédica, Modelo de simulación, Investigación y desarrollo experimental

Resumen

Las lesiones del sistema musculoesquelético son una de las principales causas de discapacidad a nivel mundial. Entre las opciones terapéuticas, la cirugía ortopédica utiliza dispositivos de osteosíntesis como las placas compresivas que requieren una correcta integración del implante con el hueso para su éxito. Aunque el titanio y sus aleaciones son materiales ampliamente usados por su resistencia mecánica y biocompatibilidad, con frecuencia presentan limitaciones en la osteointegración que pueden derivar en complicaciones clínicas y reintervenciones quirúrgicas. En este estudio se desarrolló un modelo computacional integrado mediante análisis de elementos finitos en COMSOL acoplado a un módulo biológico en MATLAB para simular el proceso de osteointegración en placas compresivas de titanio. El modelo permitió identificar cómo la geometría de la placa y la distribución de esfuerzos mecánicos influyen directamente en la respuesta celular en el sitio de fractura. Los resultados mostraron una localización de esfuerzos compresivos en la línea de fractura, con un valor máximo de 140MPa. Este esfuerzo indujo la formación ósea alrededor del día 40 y completo su consolidación aproximadamente el día 100. Estos hallazgos demuestran que este tipo de modelos pueden ser una herramienta predictiva que contribuyen al diseño de material de osteosíntesis y a mejorar los resultados clínicos, con aplicabilidad en el desarrollo de implantes de próxima generación.

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Biografía del autor/a

Carlos David Becerra-Gutiérrez, Universidad Autónoma de Bucaramanga

Estudiante, Ingeniería Biomédica

Mateo Escobar-Jaramillo, Universidad Autónoma de Bucaramanga

Professor, Facultad de Ingeniería Biomédica

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