Korten, Matías (2015) Desarrollo de dispositivos ortopédicos basados en el efecto superelástico para el tratamiento de distintas deficiencias óseas . / Development of orthopedic devices based on pseudoelastic effect for bone growth deficiency treatment. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 6Mb |
Resumen en español
La seudoelasticidad y la memoria de forma son dos fenómenos conocidos desde hace más de medio siglo; su aplicación industrial es de lo más variada (desde actuadores térmicos hasta marcos de anteojos). El NiTi seudoelástico tiene la particularidad adicional de ser biocompatible, lo cual lo hace atractivo para aplicaciones médicas. En el presente trabajo se buscó fabricar y caracterizar dispositivos para la corrección de deficiencias en el crecimiento óseo de niños. Los dispositivos tradicionalmente disponibles en el mercado trabajan ejerciendo esfuerzos de compresión: son utilizados para limitar el crecimiento en ciertas zonas de la denominada placa de crecimiento (fisis) del hueso. El concepto desarrollado aquí es novedoso: estimular la fisis para lograr un alargamiento del miembro a la vez que se corrige la malformación. Un requisito del diseño fue que este estímulo se mantenga lo más constante posible a lo largo del tratamiento de corrección. Partiendo de que la transformación de fase martensitaaustenita de los materiales seudoelásticos ocurre a tensión mecánica constante, se exploró la posibilidad de utilizar el NiTi para obtener los efectos mencionados. Se estudió la fabricación y utilización de un dispositivo fabricado íntegramente de un alambre de NiTi seudoelástico. Se realizaron ensayos termomecánicos con el fin de caracterizar las fuerzas desarrolladas y la influencia de diferentes parámetros geométricos y físicos en las mismas. Se concluye que la aplicación de un dispositivo de estas características en un implante es posible y la fuerza de estímulo adaptable a cada necesidad individual.
Resumen en inglés
Pseudoelasticity and shape memory are well-known phenomena: their industrial application is quite varied (ranging from thermal actuators to frames for eyeglasses). Pseudoelastic NiTi has the additional benefit of biocompatibility, which makes it attractive for medical applications. The scope of this study was to fabricate and characterize a device for the correction of childhood bones growth abnormalities. Traditional devices work under the principle of a compressive action, i.e., by limiting the growth exerting compression on the growth plate. The concept behind the present study is innovative: to stimulate the growth plate in order to stretch the limb at the same time it corrects the direction of growth. Constant stimulation during an as long as possible period of bone growth is desirable. The fact that the martensitic transformation on pseudoelastic materials occurs at constant stress level motivates considering pseudoelastic NiTi materials in this type of applications. Fabrication and use of a device made entirely out of a NiTi shape memory wire has been studied. Thermomechanical measurements were done in order to understand the developed forces and the influence of different geometrical parameters on them. It is concluded that a device of such characteristics in an implant is possible and that the stimulating force is adaptable to individual needs.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica) |
|---|---|
| Información Adicional: | Área temática: Ciencia de los materiales. |
| Palabras Clave: | Medicine; Medicina; Children; Niños; [Pseudoelasticity; Seudoelasticidad; Orthopedics; Ortopedia; Bones; Huesos; Nitinol; NiTi shape memory wire; Alambre de NiTi seudoelástico] |
| Referencias: | 1. T. Duerig, A. Pelton, D. Stöckel, An overview of Nitinol medical applications (1999) 2. E.P Ryklina, S.D. Prokoshkin, I.Yu. Khmelevskaya, Shape Memory Alloys: Fundamentals, Modeling and Applications - Chapter 20 (2003) 3. Piedboeuf M.C., Gauvin R., Trochu F., Hysteretic behaviour of NiTi shape memory alloy as a function of deformation, temperature and rate of deformation (1996) 4. S. Turenne, V. Brailovski, Shape Memory Alloys: Fundamentals, Modeling and Applications - Chapter 5 (2003) 5. A. Yawny, M. Sade, G. Eggeler, Pseudoelastic cycling of ultra-fine-grained NiTi shape memory wires (2005) 6. J. Olbricht, A. Yawny, J.L. Pelegrina, A. Dlouhy, and G. Eggeler, On the Stress-Induced Formation of R-Phase in Ultra-Fine-Grained Ni-Rich NiTi Shape Memory Alloys (2011) 7. T.W. Duerig, K.N. Melton, D. Stöckel, C.M. Wayman, Mechanical aspects of shape memory alloys (1990) 8. V. Torra, A. Isalgue, F. C. Lovey, M. Sade, Shape memory alloys as an effective tool to damp oscillations (2015) 9. T.W. Duerig, K.N. Melton, D. Stöckel, C.M. Wayman, Engineering Aspects of Shape Memory Alloys: Part 1 "NiTi based shape memory alloys" (1990) 10. S. Shabalovskaya, J. Anderegg, J. Van Humbeeck, Critical overview of Nitinol surfaces and their modificationsfor medical applications (2007) 11. K.M. Speck , A.C. Fraker, Anodic polarization behavior of NiTi and Ti-6A1-4V in simulated physiological solutions (1980) 12. http://intl.orthofix.com/index.php/site/product/orthopedics/TibiaFootAnkle/TIBIA/eightPlateGuided GrowthSystem, Acceso 2-2015 (2015) 13. P. M. Stevens, Guided Growth for Angular CorrectionA Preliminary Series Using a Tension Band Plate (2007) 14. A.M. Condó, F.C. Lovey, J. Olbricht, Ch. Somsen, A. Yawny, Microstructural Aspects Related to Pseudoelastic Cycling in Ultra Fine Grained NiTi (2008) 15. S. Crandall, N.C. Dahl, T.J. Lardner, An Introduction to the Mechanics of Solids - Chapter 8 (2008) 16. S. Crandall, N.C. Dahl, T.J. Lardner, An Introduction to the Mechanics of Solids - Chapter 9 (2008) 17. S. Crandall, N.C. Dahl, T.J. Lardner, An Introduction to the Mechanics of Solids - Chapter 7 (2008) 18. http://www.medicalpeek.org/lexicon/overview, Acceso 6-2015 (2015) 19. V. Brailovski, Shape Memory Alloys: Fundamentals, Modeling and Applications - Chapter 20.11 (2011) 20. V. Torra, F. Trochu, Shape Memory Alloys: Fundamentals, Modeling and Applications - Chapter 2 (2011) |
| Materias: | Física > Física de materiales |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Ciencias de materiales > Física de metales |
| Código ID: | 506 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 20 Oct 2015 15:57 |
| Última Modificación: | 20 Oct 2015 15:57 |
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