Análisis del Comportamiento Biomecanico del Femur sometido a diferentes cargas (marcha, carrera, externa transversal) mediante el método de elementos finitos y segmentación de imagenes Dicom

Paucar Carrillo, Vicente David

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Unidades Académicas
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Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación
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Tesis de Maestría en Ingeniería Biomédica
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dc.contributor.advisor	Helguero Alcivar, Carlos Gabriel, Director
dc.contributor.author	Paucar Carrillo, Vicente David
dc.creator	ESPOL.FIEC
dc.date.accessioned	2024-10-24T15:49:19Z
dc.date.available	2024-10-24T15:49:19Z
dc.date.issued	2024
dc.identifier.citation	Paucar Carrillo, V. D. (2024). Análisis del Comportamiento Biomecanico del Femur sometido a diferentes cargas (marcha, carrera, externa transversal) mediante el método de elementos finitos y segmentación de imagenes Dicom. [Examen Complexivo]. ESPOL.FIEC .
dc.identifier.uri	http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/62363
dc.description	El presente proyecto se centra en el análisis biomecánico del fémur realizado a través de simulaciones en software especializado. El objetivo principal fue modelar y simular el comportamiento del fémur bajo condiciones de carga como carga transversal, marcha y carrera, identificando áreas críticas susceptibles a fallas. Se reconstruyó y modeló la geometría del fémur usando imágenes de tomografía computarizada, lo que permitió un análisis detallado de su comportamiento biomecánico y la identificación de áreas críticas y la capacidad del fémur para soportar diferentes cargas. La metodología empleada incluyó un modelo matemático para las condiciones iniciales y las cargas de marcha, carrera y externas transversales. Se obtuvieron modelos 3D del fémur a partir de imágenes DICOM utilizando software 3D Slicer. Posteriormente, se realizaron simulaciones con el método de elementos finitos usando el software Ansys Workbench en su versión estudiantil, donde se analizaron los esfuerzos y deformaciones en el fémur bajo distintas condiciones de carga. Durante la marcha, aunque el fémur no experimenta impactos inmediatos significativos, las tensiones repetitivas pueden eventualmente provocar fallas por fatiga. La tensión máxima de Von Mises llega a 44.191 MPa, concentrándose en la zona de contacto entre el acetábulo y el cuello femoral, con la carga distribuyéndose principalmente en la región lateral de la metáfisis, alcanzando hasta 14.787 MPa. La deformación máxima de 0,097982 mm se encuentra en la parte inferior del cuello femoral, lo que subraya la necesidad de considerar el impacto acumulativo de estas cargas. En situaciones de carrera, las fuerzas sobre el fémur se incrementan en un 1.2 veces en comparación con la marcha, alcanzando un esfuerzo máximo de Von Mises de 51.496 MPa, con un patrón similar de concentración en las áreas de contacto con el acetábulo y el cuello femoral. La distribución de la carga sigue predominando en la región lateral de la metáfisis, con esfuerzos que llegan a 45.778 MPa. La deformación máxima bajo esta carga, de 0.19925 mm, se localiza en la parte inferior del cuello femoral, lo que muestra una mayor deformación en comparación con la marcha. En cuanto a las cargas transversales, el fémur está sometido a tensiones significativamente más altas, con un esfuerzo máximo de Von Mises de 81.583 MPa, principalmente en la zona de contacto con el acetábulo y extendiéndose a lo largo de la diáfisis lateral hasta el cuello femoral. La deformación máxima, de 0.37979 mm, se localiza principalmente en la diáfisis lateral, con deformaciones adicionales de 0.084398 mm en el cuello femoral. Estos hallazgos indican que, aunque el fémur maneja eficazmente las cargas de marcha y carrera, es más susceptible a deformaciones permanentes y fracturas bajo cargas transversales, lo que aumenta el riesgo de daño estructural.
dc.format	application/pdf
dc.format.extent	68 página
dc.language.iso	spa
dc.publisher	ESPOL.FIEC
dc.rights	openAccess
dc.subject	Análisis biomecánico del fémur
dc.subject	Simulaciones en software especializado
dc.subject	Imágenes de tomografía computarizada
dc.subject	Modelo matemático
dc.subject	Software Ansys Workbench
dc.title	Análisis del Comportamiento Biomecanico del Femur sometido a diferentes cargas (marcha, carrera, externa transversal) mediante el método de elementos finitos y segmentación de imagenes Dicom
dc.type	Magister en Ingeniería Biomédica
dc.identifier.codigoespol	T-114365
dc.description.city	Guayaquil
dc.description.degree	Escuela Superior Politécnica del Litoral
dc.identifier.codigoproyectointegrador	POSTG068
dc.description.abstractenglish	X