03_taller salud: carlos atienza_ibv
TRANSCRIPT
ADDBIO: Implantes paramétricos y personalizados mediante sistemas de planificación quirúrgica basada en imagen médica y tecnologías de fabricación aditiva
Carlos Atienza Vicente, Director Ámbito Tecnología Sanitaria. [email protected]
Qué es el IBV
El Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) es un centro tecnológico que estudia el comportamiento del cuerpo humano y su relación con los productos, entornos y servicios que utilizan las personas. Fundado en 1976, el instituto es un centro concertado entre el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y la Universitat Politècnica de València (UPV).
El IBV combina conocimientos provenientes de la biomecánica y la ergonomía o la ingeniería emocional y los aplica a muy diversos ámbitos con el objetivo de mejorar la competitividad del tejido empresarial a través del bienestar de las personas.
La fabricación aditivaAntecedentes
Cuidamos tu calidad de vida
Proceso de fabricación por adición de material
CAPA 183
CAPA 292
CAPA 415
CAPA 837
MODELO PIEZA STL SECCIÓN EN CAPAS
FABRICACIÓN
PIEZA FABRICADA
La fabricación aditiva I
Cuidamos tu calidad de vida
Comportamiento mecánico del material : P. Medifutur
Ensayo a compresión Ensayo a fatiga (compresión)
Las condiciones de ensayo han sido las siguientes: 1. Ensayo: por control de fuerza a compresión2. Cargas cíclicas mediante un haversine (seno rectificado). 3. Carga máxima: 3820 N, 3438 N de Amplitud y 382 N de
Precarga. 4. Frecuencia de aplicación de la carga: 10 Hz.
La condición de fin de ensayo 5.000.000 de ciclos o fracaso de la estructura.
RESULTADO: Alcanzados 5.000.000 sin fracaso.
Área (mm2)Tensión fracaso (MPa)
Módulo Elástico (MPa)
Estructura 1 166,0 159,2 2615,0
Estructura 2 139,4 183,5 2927,4
Estructura 3 114,9 230,2 3287,6
La fabricación aditiva II
Fabricado por AIMME
Cuidamos tu calidad de vida
El IBV analizó la osteointegración de nuevos biomateriales y recubrimientos superficiales. Para ello realizada:
- Ensayos de extracción en hueso.
- Análisis histológico.
- Análisis densitométrico con micro TAC.
Implante poroso
(superficie)
Implante poroso(interior)
Control 2Control 1
INCLUSIÓN,CORTE YTINCIÓN
Comportamiento in vivo del material: P. Medifutur
La fabricación aditiva III
Proyecto ADDBIOObjetivo
Cuidamos tu calidad de vida
Objetivo general del proyecto ADDBIO
Integrar y automatizar el proceso completo de ayuda a la planificación y suministro de implantes personalizados fabricados mediante tecnologías de fabricación aditiva.
PLATAFORMA TELEMÁTICA
SOFTWARE
ACTUALIZACIÓN DISEÑO A PARTIR
DE IMG. MED.
BASE DATOS DISEÑOS PARAMÉTRICOS
Implantes / Instrumental
Ima
ge
n M
éd
ica MÉDICOPACIENTE
MATRIZ RESULTADOS MEF
PLANIFICACIÓN AYUDA A LA
DECISIÓN
IMPLANTES PERSONALIZADOS
VETERINARIA
Fabricación
Cuidamos tu calidad de vida
• Desarrollo de una plataformaintegrada de uso clínico que incluyasoporte a la cadena de suministro.
• Obtención de la certificación delproceso de fabricación deimplantes mediante tecnologíasaditivas por parte de las autoridadessanitarias.
• Generación de soluciones de diseñoavanzadas de elevada funcionalidadpara cada uno de los modelosincluidos en la librería que permitanaprovechar las ventajasproporcionadas por las tecnologíasde fabricación aditiva.
Cliente Subir ImágenesPACS
Procesado
por
IBV
Modelo 3D
Vistobueno
Cliente
NO
SÍ
GeneraciónArchivos
fabricación
FabricaciónAditivaAIMME
Mecanizado/Control Calidad
ProveedorFinal
Pieza
Fabricación(Parasolid)
Macanizado(Parasolid)
Introducir DatosManual
Procesado
por
IBV
(XML) Modelo 3D
Producto Final
FlujogramaADDBIO
WEB
WEB
PC IBV (Solidworks)
Mac IBV (KDS Kanteron)
(DICOM) (Parasolid)
SolidWorks
Objetivos técnicos específicos
Proyecto ADDBIO Resultados
Cuidamos tu calidad de vida
Plataforma telemática
Identificación de actores
• Usuario no registrado: Zona pública de la web
• Cliente: Este será el usuario tipo que podrá realizar pedidos, ya sea indicando el implante que necesita o mediante la herramienta de planificación (Médicos, veterinarios, centros hospitalarios, fabricantes o distribuidores)
• Gestores de clientes: Son los actores que pueden dar de alta a clientes y asignarles los tipos de pedidos que pueden hacer (tipos de implantes). En principio, todos los socios del proyecto.
• Productores: Se define como productor el usuario que tiene la capacidad de alterar el estado de un pedido. Generación de un modelo personalizado para fabricación (IBV) , fabricación aditiva (AIMME) o mecanizados (Surgival, BTI, AMES). Podrán crear o modificar los modelos de implantes estándar que puedan ser pedidos de forma directa, siempre y cuando sea validado por los demás productores que intervienen en su fabricación.
Cuidamos tu calidad de vida
Demostrador Prótesis de Cadera I.Paramétrica
Ti6Al4VEBM
Diseño paramétrico Evaluación MEF Fabricación mediante EBM
Cuidamos tu calidad de vida
Evaluación biomecánicaProducto final
ISO 7206-4:2002
Demostrador de Prótesis de Cadera II.Paramétrica
Fabricación mediante EBM Evaluación mediante ensayos estáticos y de fatiga
Cuidamos tu calidad de vidaModelo de negocio basado en la personalización de prótesis
Demostrador Prótesis de RodillaComponentes femoral y tibial paramétricos
Diseño paramétrico Evaluación MEF Fabricación mediante EBM
Ti6Al4V ELICo-Cr-Mo
Definición de materiales a emplear
• Ti6Al4V ELI
• Estructura porosa P700
Demostrador de columnaCaja intersomática paramétrica
Diseño paramétrico Evaluación MEF Fabricación mediante EBM Evaluación
Cuidamos tu calidad de vida
Demostrador de cadera.Prótesis de cadera paramétrica para perros
Diseño para evitar la rotura periprostética en el fémur según estudio de Kim et al. (2012)
Cargas 135% del peso del animal
Angulo cérvico-diafisal γ =139º
Diseño paramétrico Evaluación MEF Fabricación mediante EBM Evaluación
FF
Cuidamos tu calidad de vida
Implantes dentales (BTI)
Fabricación por EBM
Diseño paramétrico Evaluación MEF Fabricación mediante EBM Evaluación
Cuidamos tu calidad de vida
Prótesis de cadera a medida
Imagen médica (TAC)Comprobación
biomecánica frente a matriz de resultados MEF
Lanza orden de fabricación
Cuidamos tu calidad de vida
• Se parte de imagen médica en 3D (TAC)
• Se realiza una reconstrucción anatómica digital
• Mediante programas CAD se crea un implante que se adapte a la reconstrucción anatómica y/o a la patología
Placas para fracturas maxilares personalizadas
Cuidamos tu calidad de vida
Conclusiones• Se está desarrollado una plataforma
integrada de uso clínico que incluyesoporte a la cadena de suministro.
• Se está en proceso de obtención de lacertificación del proceso defabricación de implantes mediantetecnologías aditivas por parte de lasautoridades sanitarias.
• Se han generado soluciones de diseñoavanzadas de elevada funcionalidadque aprovechan las ventajasproporcionadas por las tecnologías defabricación aditiva.
Prótesis de cadera Prótesis de rodilla Caja intersomática Implantes dentales Placas maxilares Prótesis de cadera para perros
Instalaciones de AIMME
Cuidamos tu calidad de vida
INSTITUTO DE BIOMECÁNICA DE VALENCIAUniversitat Politècnica de València · Edificio 9C
Camino de Vera s/n · E-46022 · Valencia (ESPAÑA)+34 96 387 91 60 · Fax +34 96 387 91 69
[email protected] · www.ibv.org
GRACIAS