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República Bolivariana de Venezuela Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica Departamento de Materiales y Metalurgia Cátedra: Materiales para Ingeniería

Fallas en Implantes Ortopédicos

Realizado por: Barrios, Amanda Donoso, Héctor Leiva, Víctor López, Alberto J Melean, Oswal A

ÍNDICE GENERAL

I.

Introducción 1. Concepto 2. Tipos de Implantes Ortopédicos 3. Proceso de Fabricación 4. Fabricantes Nacionales 5. Consideraciones para su Análisis de falla 6. Fallas Típicas

II.

Conclusiones

III.

Referencias Bibliográficas

INTRODUCCIÓN

El avance tecnológico en cuanto a materiales se refiere ha demostrado ser factor importante y fundamental para el desarrollo de la vida humana, herramientas y máquinas que sirven de apoyo para nuestro día a día. Incluso suplir deficiencias físicas o daños causados por algún siniestro. Esta es la función de las prótesis o implantes ortopédicos, que buscan imitar lo más posible los miembros del cuerpo y retornar gran parte de la movilidad, capacidad de realizar actividades cotidianas sin ayuda de terceros y la mejora en el equilibrio y la postura en general. En su diseño y fabricación se ha expandido el uso de distintos materiales; aleaciones y combinaciones para lograr el efecto más beneficioso para el usuario, que pueden estar en contacto tanto con la superficie de la piel como con órganos internos, lo cual requiere que dichos materiales tengan propiedades específicas, tema que se describirá en el presente trabajo. Los metales antioxidantes son la rama fundamental de aleaciones usadas para elementos de sujeción en operaciones donde se requiere unir huesos rotos o sujetar placas internas, las cuales pueden quedarse de forma permanente dentro de la piel o bien ser retiradas luego de un proceso de curación natural, se describirá cual es el criterio para decidir qué tipo de material es más apropiado para lograr el mayor beneficio para la persona que necesite dicha operación sin que el elemento pueda fallar en el proceso. Las aleaciones necesarias para cumplir el objetivo deseado dependerán del propósito de dicha prótesis, serán necesarias propiedades controladas como dureza, elasticidad, resistencia a la corrosión, bajas densidades (materiales livianos), entre otras que determinarán la eficiencia de dicho implante o prótesis. Así mismo, se explicará que tipo de combinaciones químicas y aleaciones producen mayores ventajas en cuanto a implantes específicos y sus funciones, cuya eficiencia sea elevara y condiciones necesarias estén dadas para evitar el rompimiento o mal funcionamiento de los implantes.

Fallas en Implantes Ortopédicos 1. Concepto Un implante es un dispositivo médico creado para reemplazar, ayudar o mejorar alguna estructura biológica faltante, por otro lado, la ortopedia es la técnica que busca corregir o evitar las deformidades del cuerpo humano mediante ejercicios corporales o diversos aparatos. Por lo tanto, un implante ortopédico se puede definir como un dispositivo médico para ayudar, mejorar y corregir alguna deformidad del cuerpo humano. 2. Tipos de Implante Ortopédico Los implantes y prótesis se clasifican dependiendo del tiempo de permanencia en el cuerpo, de los materiales de los cuales esté hecho y de su ubicación. Algunos instrumentos como clavos, tornillos y placas pueden ser extraído después de que la lesión haya sanado. Pero algunos tipos de prótesis como un reemplazo de rotula está determinado a quedarse definitivamente en el cuerpo. 

Según tiempo de permanencia:  Material de osteosíntesis: tornillo, clavo, roscados, clavos intra medulares, placas, clavos-placas, etc. La función de estos implantes es el sostén o soporte interno, intra medular, transóseo, adosado o fijado al hueso. En general pueden ser extraídos cuando el proceso biológico reparativo ha terminado, puesto que el hueso es capaz de soportar las exigencias habituales sin su auxilio.  Prótesis: se las emplea para reemplazar total o parcialmente un hueso o una articulación irreparablemente dañados en su morfología, estructura o función.



Según la naturaleza química de los biomateriales: Los metales abarcan aproximadamente el 30 % de las aplicaciones de los biomateriales, y son principalmente utilizados en ortopedia. Los metales puros no tienen las resistencias, elasticidad, ductilidad y purezas que requieren los distintos tipos de implantes actualmente utilizados en traumatología y ortopedia. Por esa razón se recurre a la adición de uno o más

metales al elemento base para modificar su estructura cristalina y por lo tanto sus propiedades físicas.    

Polímeros Cerámicas Materiales derivados de procesos biológicos Metales:  Aleaciones de Cobalto-Cromo-Molibdeno (Co-Cr-Mo)  Titanio-Aluminio-Vanadio (Ti-Al-V) y Ti casi puro  Aceros inoxidables tipo AISI 316 (L) (en base a Fe-Ni-Mo)

 Compuestos (combinación de polímeros, cerámicos y metales)

Figura 1. Implantes ortopédicos de miembro inferior. 3. Procesos de Fabricación Los materiales utilizados para la fabricación no solo pueden concentrarse en su composición química, pues, aunque es sumamente importante no satisface todas las condiciones necesarias para cumplir el objetivo de la prótesis como tal. En los

siguientes ejemplos se podrán esclarecer los procesos que hacen posible y funcional una prótesis útil y con alta durabilidad. 3.1. Procesos de Fabricación de una Prótesis Dental El perfeccionamiento de las técnicas y un mejor conocimiento y comprensión de los procesos biológicos implicados han conseguido que las prótesis sobre implantes puedan llegar a ser indistinguibles de las piezas naturales. El primer paso para la fabricación de una prótesis dental es tomar impresiones definitivas de silicona de la boca mediante una cubeta abierta y unos coppings de impresión que se conectan con los implantes dentales y trasladan su posición al laboratorio. Una vez obtenida la impresión definitiva de silicona, se procede en el laboratorio a conectar los analogos a los coppings de impresión y se vacía en unos modelos de yeso. Los modelos de escayola se montan en articulador semiajustable para producir el movimiento condíleo e indicar al fabricante los movimientos que hace la mandíbula en sus direcciones laterales, protusión, retrusión y contacto oclusal. Una vez establecida la dimensión vertical y la oclusión se comienza a diseñar mediante software de computadora la prótesis sobre los implantes dentales. La prótesis diseñada por ordenador es fabricada de circonio porcelana, dicho material es tan similar a los dientes naturales que son considerados los más avanzados y por ello altamente recomendados, no solo por apariencia sino también por la biocompatibilidad de los mismos.

Figura 2. Prótesis dental removible. 3.2. Procesos de Fabricación de una Prótesis de Pierna

El proceso de fabricación de una prótesis de pierna es un proceso que puede durar entre 15 y 22 días, en los cuales se comienza con un molde del muñón, pieza que entra en contacto directo con el extremo de la pierna amputada, ya sea arriba o debajo de la rodilla, para hacer el diseño del molde anatómico según sea el caso. El proceso continúa con la fabricación de los componentes a utilizar como lo son el pie, la rodilla, adaptadores y ranuras, cuando estos están listos se comienza con el proceso de prueba para analizar imperfecciones y corregir márgenes de error. Luego de haber realizado el diseño conceptual de todas las partes de la prótesis se realiza la construcción, tomando en cuenta los procesos de fabricación más sencillos y económicos, así como materiales de fácil obtención, que cumplan con los requerimientos de resistencia, siendo materiales livianos y económicos, para hacer del costo de la prótesis lo más bajo posible sin descuidar la calidad. La construcción de la ranura o Socket PTB se realiza por termo formado de láminas delgadas de polímeros termoplásticos sobre un molde del muñón del paciente usando Drapeforming. Dicho método aprovecha la densidad del material, que al ser calentado por debajo de su temperatura de fusión o reblandecimiento produce un estiramiento y forma una especie de burbuja, luego es colocada sobre el molde facilitando la reproducción y produce espesores de paredes homogéneos y constantes. La lámina de termoplástico es calentada en un horno hasta que la burbuja formada, por los cambios de densidad del material con la temperatura, muevan dicha burbuja a ⅔ de la longitud total del molde, la lámina de termoplástico es invertida y se realiza un estiramiento del termoplástico sobre el molde, el termoplástico es formado y enfriado accionando un sistema de vacío, por último, el molde es retirado y el termo formado es recortado para producir el socket termoplástico. Existen muchos materiales termoplásticos que son usados para la fabricación de encajes, las propiedades de los más comunes serian:  PP Homopolímero: con esfuerzos de fluencia a la tensión entre 27 y 40 MPa, módulo de tensión entre 0.5 y 1.9 GPa, Elongación ultima de hasta 200% y Esfuerzo a flexión de 40 a 50 MPa, lo hacen un material adecuado para dicha pieza.  PP Copolímero: con rango de esfuerzos de fluencia más grandes de 19 a 35 MPa, pero rangos de módulo de tensión más reducido de 0.8 a 1.3 GPa, aunque el mismo rango de elongación y un esfuerzo a flexión de 28 MPa lo hacen más versátil pero menos elástico.  PC: con esfuerzo de fluencia a tension de 58 a 70 MPa, módulo de tensión de 2.2 a 2.4 GPa, rangos de elongación ultima de hasta 120% y un esfuerzo

a flexión de 100 a 105 MPa lo hacen un material muy resistente pero poco flexible o elástico.  HDPE: esfuerzo de fluencia a tensión de hasta 38 MPa, módulo de tensión de 0.4 a 1.4 GPa, rangos elevados de elongación ultima de entre 600 a 1500% y un esfuerzo a flexión de hasta 50 MPa lo convierten en un material súper elástico y resistente. El PP, por ejemplo, es una poliolefina, polímero semicristalino, con un punto de fusión aproximado de 160°C y una densidad baja de cerca de 0.91kg/m³. Presenta como ventajas excelente resistencia a la fatiga por flexión, resistencia a la ruptura por impacto y larga vida útil, generalmente se usan laminas cuadradas de 6mm de espesor y se recubre de foam de polietileno de 5mm de espesor, el cual es excelente acolchonamiento, absorción de impactos, resistente a la abrasión, rasgaduras y aplastamiento. Para la fabricación de los adaptadores se busca usar aceros inoxidables, sin embargo otro material disponible y aplicable a dispositivos biomédicos es el nylon 6/6, el cual es de la familia de las poliamidas, los cuales son polímeros semicristalinos con una alta resistencia a la tracción, alta dureza, alta resistencia a la abrasión, al desgaste y a la fatiga además de una buena resistencia a los ataques químicos, es más liviano que otros materiales metálicos y aleaciones y, no menos importante, es más económico y accesible por ser totalmente maquinable. 3.3. Proceso de Fabricación de una prótesis de una articulación Las articulaciones estan compuestas por tejido fibroso denso, el cual está hecho de colágeno y elastina, tambien un fluido sinovial compuesto de agua y ácido hialurónico lubricante, y dichas partes están sujetas al tejido oseo compuesto de minerales de calcio y fósforo.En dicha protesis se van a concentrar dos fenómenos importantes, los cuales son el fenomeno de fluencia lenta o creep y el fenomeno de relajacion de tensiones, los cuales determinan el comportamiento de, en este caso, la articulacion lubricada y elastica de la union entre el femur y la cadera. La biología produce estructuras que, aunque parecen ser simétricas, generalmente no lo son, e incluso no puede reproducir dos piezas iguales o de tamaños perfectamente proporcionales, por lo que los huesos no son la excepción, hecho por el cual se considera que la forma del hueso no tiene medidas homogéneas, grandes desvíos y diferencias de rangos, incluso variaciones en la densidad. Dichos factores obligan al fabricante a realizar estudios anatómicos y biomecánicos.

La tribología es la ciencia que estudia la fricción, lubricación y desgaste de las superficies en contacto, se aplica tanto al estudio de las superficies articuladas como al desarrollo de las superficies de contacto en los implantes. Los desgastes del material están ligados a factores químicos y mecánicos como las propiedades adhesivas, abrasivas, fatiga o corrosión. Cuando existe lubricación entre dos superficies solidas elásticas en contacto, el fenómeno de fricción se da entre las superficies sólidas y liquidas, produciendo aumentos de presión por los medios externos (lubricación hidrostática) y por el propio fluido (Lubricación Hidrodinámica). El diseño de implantes para reemplazo articular e implantes para osteosíntesis puede usarse para uniones en las caderas, rodillas, humero, tobillo, interfalanges, placas, clavos, tornillos, elementos de la columna, etc. Para ser bien diseñado es relevante el estudio biomecánico de la articulación, estudio cinemático y cinético. Deben ser considerados los estados de tensiones de la articulación sana, magnitud y dirección de las cargas, resistencia del hueso cortical y esponjoso, puntos de máxima carga y ubicación en el espacio, transmisión de cargas y puntos de aplicación, comparación con las cargas aplicadas en la articulación sana, puntos de concentración de tensiones que puedan conducir al fallo del material. La pieza no necesariamente puede fallar por un mal proceso de fabricación, es importante destacar que otro factor que puede concluir en la falla del material seria el tipo de daño que presente el hueso, la técnica quirúrgica utilizada, patologia previa presentada y factores particulares. Para la fabricación de los mismos se toman en cuenta biomateriales como: Polímeros: silicona, nylon, UHMWPE, PMMA. Metales: Acero AISI 316L, Co-Cr, Ti6Al4V. Cerámicas: Alúmina, Carbón Pirolítico, Hidroxiapatita. Tejidos: Piel, Hueso, Diente. 4. Fabricantes nacionales Pese a la gran cantidad de avances que se tienen sobre esta tecnología, son pocos los avances en el país en cuanto a la fabricación de este tipo de prótesis. En Venezuela existen ciertas limitantes para la adquisición de la misma, las cuales varían desde la inexistencia de dispositivos adecuados para la aplicación, hasta la carencia de recursos económicos para la obtención de las mismas. Aunado a esto, las fundaciones o empresas que hasta ahora se han encargado en el país de la donación de estos dispositivos, establecen una serie de requerimientos en los

cuales se determina la población que podría adquirir sus productos, en base a las medidas del miembro, recursos socio-económicos, entre otros factores. Sin embargo, contra todos los pronósticos, existen registradas 3 empresas fabricantes de implantes ortopédicos en el país, todas en Caracas, siendo la primera de ellas Zona Biónica, C.A fundada en el 2015, especializados en prótesis para rodillas y brazos mioeléctricos apoyados en procesos de fabricación 3D, se caracterizan por utilizar materia prima nacional y desarrollar sus tecnologías. Luego está Biotecnologías Ortoprotésicas CA (Biotecpro), que se especializan en Ortesis y Férulas en miembros inferiores. Y por último está Protésica, que trabajan con prótesis en miembros superior e inferior y también con diferentes tipos de órtesis estéticas y funcionales, esta última trabaja con componentes y materia prima nacional e internacional y es surtidora para empresas de suplementos médicos en todo el país. Son fuertes aliados comerciales de Ortopedia Zulia, que a su vez se encarga de distribuir los productos por todo el estado.

Figura 3. Prótesis modelo “Raptor Hand” (Izquierda) y prótesis de miembro inferior con rodilla neumática (Derecha) fabricadas por Zona Biónica. Estas empresas surgieron en base a la necesidad y demanda de prótesis ortopédicas en el país, después de la fuerte escases y crisis que hubo en el 2014, por problemas de importación en equipos médicos. Parece no haber estadísticas que muestren la población con alguna discapacidad en Venezuela antes del censo del 2001 desarrollado por el Instituto Nacional de Estadística, INE (según entidad federal), el cual reflejaba un total de 907.673 personas con discapacidades para esa fecha, es decir, un 3,9% de la población. Sin embargo, existen otras cifras como las emitidas por la 33 Organización Mundial de la Salud (OMS) en el año 2000, que establecían que la

población con discapacidades ascendía a 2.370.000 personas, equivalente a un 10% de la población; cifra que aparentemente salía de un simple cálculo matemático de acuerdo a estadísticas internacionales. Por su parte, el Consejo Nacional para la Integración de las Personas con Discapacidad (CONAPI), establecía para esa fecha, aproximadamente 1.600.000 personas con discapacidad, 6% de la población. En el censo del 2001 del INE, se establece, además, que del total de personas con amputaciones de extremidades superiores (31.394 personas) que se establecía para ese año, donde mayor concentración habían de estos (17.178 personas) eran a nivel educativo de Primaria. Asimismo, se estableció que la mayoría de las personas con este tipo de amputaciones, se establecían en un nivel pobreza relativa o extrema. Para el censo del 2011 del INE, se estableció un total de 1.454.845 personas con alguna discapacidad, lo que representa para ese entonces el 5,38% de la población. En este mismo censo, se establece que el caso de discapacidad músculo esquelética representa el 0,9% de la población, cuya principal limitación es para el desarrollo del trabajo con un 24,60%, le sigue la limitación para la educación y para el aprendizaje, con 10,22% y 7,62%, respectivamente. De allí, se obtuvo además que, para esa fecha, los estados con mayor cantidad de discapacitados eran Zulia, Miranda, Carabobo, Lara y Distrito Capital. Sin contar con cifras actuales, los especialistas aseguran que la incidencia de personas amputadas en algunas de sus extremidades ha aumentado con el transcurrir de los años, lo que se atribuye en su mayoría a la gran cantidad de accidentes de tránsito en motos o por los elevados índices de violencia, que propician heridas graves por armas de fuego. En un estudio desarrollado en el estado Anzoátegui, para el año 2009, en el Hospital Universitario “Dr. Luis Razetti” se evidenció un aumento acelerado de la demanda de pacientes por lesiones traumáticas, causadas principalmente por los dos motivos mencionados. En el 2014, las 80 casas comerciales afiliadas a la Asociación de Técnicos Ortoprotesistas de Venezuela (Atopov) sufrieron una caída de aproximadamente el 90% de su producción, debido a retrasos en las aprobaciones de las divisas para importar. Algunas de esas casas pasaron de realizar entre 130 y 200 prótesis en el 2012 a cinco ó 10 en el 2014. Sin embargo, pese a la caída en sus 34 ingresos, veían cómo crecían sus gastos operativos y laborales, razón por la cual se las arreglaron como pudieron para atender a sus clientes, agotando casi la totalidad de sus inventarios. A causa de la escasez de estos insumos en el país, para ese mismo año, eran más de 300 los pacientes que habían solicitado dispositivos ortopédicos en las diferentes casas comerciales, pero que tenían meses esperando por la llegada del producto al país. Ante esta situación, las casas comerciales prestaban sus productos a los pacientes para que comenzaran con su entrenamiento protésico con prótesis alquiladas; sin embargo, el uso por un tiempo prolongado de estas

prótesis que no se adaptan perfectamente al miembro residual de cada paciente, generaban posteriormente daños colaterales.

Figura 4. Ortesis con articulación asistida (Izquierda) y prótesis transfemoral (Derecha) fabricadas por Biotecpro. 5. Consideraciones para su Análisis de Falla La falla de los implantes metálicos suele ocurrir por efectos combinados de los mecanismos de corrosión-fatiga, corrosión bajo tensión y corrosión por hendidura. La falla es el resultado de la combinación de factores tales como: técnicas quirúrgicas inadecuadas, uso incorrecto del implante por parte del paciente, infecciones y presencia de hueso osteoporótico; así mismo, aspectos metalúrgicos relacionados con defectos de fabricación del implante, influyen notablemente en el deterioro de los implantes y en su falla final. La metodología en este tipo de análisis de falla consta principalmente de: 1) Inspección visual de la superficie de fractura de los componentes fallados 2) Análisis químico 3) Estudio metalográfico por microscopía óptica 4) Estudio fractográfico de la superficie de fractura por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) observando inicialmente la superficie sin preparación previa para detectar la presencia de posibles productos de corrosión mediante la técnica de Espectroscopía por Dispersión de Energía de Rayos X (EDRX) y posteriormente las muestras se limpiaron para revelar los mecanismos de falla operantes.

5) Análisis médico del caso considerando los siguientes aspectos: características de los pacientes (edad, sexo, cuadro clínico, etc.), características de la lesión que ameritó el implante (morbilidad adquirida, traumática y degenerativa), tiempo de permanencia del implante en el organismo y verificación de la aplicación inadecuada de técnicas quirúrgicas de implantación. Estudiaremos el análisis de falla de un caso con la siguiente historia: Paciente masculino de 25 años y 125 Kg de peso, quien sufrió accidente de tránsito presentando fractura abierta de tibia y peroné derecho. Se le realizó reducción operatoria con osteosíntesis (unión mediante elementos metálicos) con placa de compresión dinámica angosta y 12 tomillos de cortical. El paciente presentó infección en el foco de fractura a los diez días de operado indicándose antibioterapia. Al año de operado el paciente manifiesta dolor en el sitio de fractura, ligera inflamación y metalosis (hemosiderosis) la cual se manifiesta como cambio paulatino de coloración de la piel en el sitio de fractura. El estudio radiológico indicó presencia de callo óseo consolidado en la zona de fractura por lo que se programó cirugía para extracción del implante. Sorpresivamente, quince días después durante la cirugía de extracción se detectó que el implante estaba fracturado. La figura 5 indica un aspecto general de la placa, de 20 cm. de longitud, fracturada. Nótese que la fractura se produce en uno de los orificios cercanos a la zona del foco de fractura, donde se tiene la máxima concentración de esfuerzos.

Figura 5. Aspecto general de la placa fracturada. El análisis de la composición química del implante, indica que corresponde a un acero inoxidable tipo 316 L. Por otro lado, el estudio metalográfico reveló que el material posee la estructura característica de un acero inoxidable austenítico, con tamaño de grano N° 6 Y un nivel de inclusiones acorde con las especificaciones técnicas ASTM F 55 YF 139.

Figura 6. Microscopía óptica de acero del implante (100X) Luego se realiza un análisis por microscopía electrónica de barrido que muestra en un primer plano la zona de las paredes adyacente a la fractura con una abundante densidad de picaduras y productos de corrosión, siendo posiblemente el punto de inicio de la falla una coalescencia de picaduras como se indica en la figura 7.

Figura 7. Coalescencia de picaduras y productos de corrosión en inicio de falla.

El análisis médico del caso indicó que el paciente presenta una fuerte metalosis en la zona de la fractura. La metalosis, en este caso Hemosiderosis, es resultado de la migración de iones hierro del· implante a los tejidos circundantes como resultado de un proceso corrosivo, el cual en este caso se produjo como consecuencia de la infección que presentó el paciente. Motivado a que la fractura

de tibia y peroné fue abierta, se produjo comunicación del foco de fractura con gérmenes patógenos del ambiente, provocando el metabolismo de la bacteria cambios en el pH, el cual se aciduló y originó la rotura de la película pasiva del implante en sitios localizados, por el fenómeno de corrosión picadura. La figura 8 corresponde a un detalle de la zona de inicio de la fractura donde se observa la presencia de estriaciones de fatiga, las cuales también están presentes en el centro de la fractura, lo cual es evidencia concluyente de la presencia del mecanismo de corrosión - fatiga.

Figura 8. Fotomicrografía de MEB mostrando estriaciones de fatiga en inicio de falla. Adicionalmente se observa en la zona de inicio de la falla la presencia de la morfología de fractura tipo clivaje transgranular conocida como "Fan-Shape" y abundantes picaduras y productos de corrosión características del fenómeno de corrosión bajo tensiones. Este mecanismo ocurre cuando el implante es sometido a condiciones muy particulares tales como; altos esfuerzos de tensión, como es el caso del sobrepeso de este paciente (125Kg.), cuando ocurre la rotura de la película pasiva del implante, lo que sucedió en este caso como consecuencia de la infección que sufrió este paciente luego de la cirugía, cuando él implante es fabricado defectuosamente, lo cual se evidenció por la presencia de microgrietas superficiales, las cuales actúan como concentradores de esfuerzos. De toda la evidencia discutida se puede concluir que la falla de la placa de compresión ocurrió por la acción conjunta de los mecanismos de corrosión - picadura, corrosión - fatiga y corrosión - bajo tensión. Sin embargo, una vez iniciada la grieta, esta se propaga fundamentalmente por el mecanismo de corrosión - fatiga hasta la fractura final.

6. Fallas Típicas 6.1. Macro fallas: En general, un implante se considera que ha fallado si debe ser extraído prematuramente y, se asumen dos tipos de fallas: la primera incluye deformaciones permanentes, fracturas por sobrecarga, fracturas por fatiga, corrosión, desgaste, etc., y la segunda por infección, inflamación y otras reacciones del cuerpo ante la presencia del implante. Las cargas estáticas y cíclicas, que en general se presentan en forma combinada, generan en el dispositivo un sistema de tensiones sumamente complejo a lo que debe sumar que él debe permanecer en un medio químico hostil. La "fatiga" que deben soportar determinados dispositivos sometidos a un gran número de ciclos de carga, es muy grande, por lo que, los implantes deben estar diseñados apropiadamente y fabricados con metodologías y materiales que garanticen comportamiento y durabilidad ilimitada. La corrosión es otro de los factores altamente peligroso. Los aceros inoxidables y otras aleaciones son susceptibles a esta forma de corrosión. 6.2. Micro fallas: Los implantes pueden estar sujetos a ataques superficiales por corrosión o desgaste. Estos ataques pueden ser relativamente suaves. Estos ocurren microscópicamente, no interfiriendo con el funcionamiento del implante o la cura del hueso, y no requieren de re operación. Sin embargo, el intenso desgaste de los componentes del implante puede ocasionalmente hacer necesaria la intervención para su reemplazo. Por otra parte, la corrosión de implantes involucrando su disolución, requiere de re operación. Estos casos ocurren frecuentemente con implante fabricados con materiales que no siguen las normas para implantes ortopédicos. 6.3. Desgaste de metales y aleaciones: Esta propiedad resulta especialmente significativa cuando el material se va a emplear en prótesis de unión. El desgaste se produce al entrar en contacto dos cuerpos por medio de una carga que hace que uno se desplace respecto a otro. Se requiere una fuerza paralela a la superficie de contacto que mantenga la velocidad constante, superando así la fuerza de fricción. En las articulaciones artificiales de cadera o de rodilla intervienen conjuntamente componentes metálicos que se deslizan bajo carga, con componentes poliméricos. Así, además del posible desgaste del material metálico hay que considerar el desgaste del polietileno.

CONCLUSIÓN

No cabe duda que el avance en cuanto al descubrimiento de propiedades como resultado de la combinación de distintos materiales es un hecho fundamental para el desarrollo de la vida humana y su prolongación, los materiales descritos en el presente trabajo no solo fabricados para lograr sus objetivos principales sino también para que puedan soportar los esfuerzos y condiciones que pudieran degradarlos hasta fallar. Así mismo, no está de más decir que los materiales para implantes y prótesis están diseñados de manera que duren el mayor tiempo posible en uso de sus funciones, pues se trata de un elemento que puede estar sujeto a la estructura ósea interna a la piel, razón por la cual se han descubierto compuestos y aleaciones resistentes tanto a la corrosión, oxidación, incluso desgaste por fatiga, pues un ser humano promedio movería todas sus articulaciones de forma intermitente y oscilante de forma diaria y repetida. Es importante destacar la importancia de dicho avance pues gracias al descubrimiento de aleaciones como el acero inoxidable, el cual como fue explicado posee un porcentaje importante de hierro, carbono, níquel y cromo, pueden ser usados para fabricar clavos, tornillos, pernos, placas y ciertos huesos. No obstante, los materiales para implantes y prótesis no se ven limitados en absoluto a solo aleaciones metálicas, también se consideran materiales termoplásticos, cerámicos y compuestos. Aunado a lo anterior, fue explicado en el presente trabajo que los factores que más afectan a la durabilidad de las prótesis son la fatiga, corrosión, oxidación e incluso la fricción, dichos inconvenientes, aunque en gran medida se han reducido, aún es posible conseguir aleaciones o tratamientos y procesos de fabricación a los materiales para lograr mejores desempeños y reducir aún más la posibilidad de falla.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Olivares Miyares, Andy L. 2011. Análisis de la funcionabilidad de prótesis ortopédicas. Revista Cubana de Ortopedia y Traumatología. Vol. 25 (Nro. 2). Suárez Bolívar, Vanessa Andreyna. 2017. Fabricación de Prótesis de Bajo Costo para Amputados de Mano Mediante Impresión 3D. Proyecto de Grado, Universidad Simón Bolívar. Gil Linda, Arenas Freddy, Dominguez Eric. Análisis de las Causas de las Fallas de Implantes Biomédicos Utilizados en Cirugía Ortopédica y Traumatológica. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 18, 61-66. Prótesis ortopédica. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Prótesis_ortopédica Implantes y prótesis ortopédicas. Calameo. http://es.calameo.com/books/00103344854c4f6ea195a