Microfresado asistido por ultrasonidos de hueso cortical: Un estudio experimental

Área de la Ciencia:

• Ingeniería de Biomateriales
• Cirugía Ortopédica
• Procesos de Fabricación

Sus antecedentes:

• El mecanizado de huesos en cirugía ortopédica genera calor, lo que supone un riesgo de necrosis térmica y afecta la recuperación del paciente.
• El microfresado asistido por ultrasonidos (UAM) presenta una solución al disminuir las fuerzas de corte y la producción de calor durante el procesamiento de huesos.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de la velocidad de avance, la velocidad de rotación, el diámetro de la herramienta, la profundidad de corte y la amplitud de vibración en la fuerza de corte y la temperatura durante el UAM de hueso cortical.
• Desarrollar modelos predictivos para optimizar los parámetros de UAM para minimizar el daño térmico y preservar la integridad ósea.

Principales métodos:

• Se realizaron 64 experimentos en especímenes de hueso cortical bovino fresco utilizando parámetros de mecanizado variables.
• Se emplearon instrumentos de precisión para la medición precisa de las fuerzas de corte y las temperaturas.
• Se utilizó modelado de regresión y análisis estadístico, incluido NSGA-II para la optimización multiobjetivo.

Principales resultados:

• El aumento de la velocidad de rotación y la amplitud de vibración generalmente redujeron la fuerza de corte y la temperatura.
• La velocidad de avance y el diámetro de la herramienta mostraron efectos interactivos complejos en los resultados del mecanizado.
• Se identificaron parámetros optimizados tanto para los ejes X como Y, logrando bajos errores en el modelo predictivo para la temperatura (1,6-7,6 %) y la fuerza (12,9-14,5 %).

Conclusiones:

• Los modelos predictivos desarrollados pueden ayudar a los cirujanos a anticipar las condiciones de mecanizado óseo preoperatoriamente.
• La optimización de los parámetros de UAM mejora la seguridad quirúrgica al reducir los riesgos asociados con la necrosis térmica.
• Los hallazgos respaldan el avance de los procesos de mecanizado ortopédico para mejorar los resultados quirúrgicos y la preservación ósea.