Análisis y modelizado del comportamiento dinámico de articulaciones humanas mediante la caracterización metrológica y tribológica de sus superficies

Abstract

En esta memoria de tesis doctoral se ha desarrollado el trabajo de análisis, modelización analítica y resolución numérica, encaminado y enfocado a describir y explicar el funcionamiento dinámico y los parámetros de influencia en el sistema tribológico complejo que constituye la articulación humana del tobillo. Los mecanismos de lubricación juegan un papel importante en el rendimiento a largo plazo tanto de las articulaciones naturales, así como de las prótesis articulares. De hecho, la comprensión del mecanismo de lubricación y su acoplamiento con una adecuada elección de los parámetros morfológicos son de importancia fundamental para el desarrollo de intervenciones para el tratamiento de la degeneración y de la pérdida del cartílago articular. Esta es especialmente oportuna debido a los problemas clínicos asociados con las actuales prótesis articulares después de su irrupción masiva desde 1960. El presente trabajo se puede dividir en tres macro partes. Una primera parte descriptiva del problema a desarrollar. Una segunda parte donde se ha presentado, planteado e implementado una metodología de estudio, tanto teórica como experimental, para el correcto desarrollo de un modelo analítico aproximado dinámico del funcionamiento de la articulación del tobillo. En esta parte, de hecho, ha sido posible investigar sobre concepto de metrología y tribología de forma general planteando problemas reales en el mundo industrial. La tercera parte, que representa el corazón de esta memoria de tesis, ha permitido desarrollar y encontrar una solución al problema tribológico planteado con particular atención a la geometría del contacto lubricado del tobillo humano, a los tejidos que toman parte al correcto funcionamiento de la articulación, a las características del líquido sinovial que lubrica el contacto dinámico bajo estudio y, por último, a la deformación del cartílago. En esta tercera parte, con el objetivo de aplicar el modelo fluidodinámico a implantes articulares protésicos, se ha presentado también un estudio experimental para la caracterización tribológica de distintos materiales que constituyen las prótesis articulares humanas.