1) El documento presenta información sobre una prótesis de rodilla, incluyendo su historia, materiales utilizados y pruebas realizadas para evaluar su resistencia y biocompatibilidad. 2) Se destaca la importancia de realizar mediciones precisas para seleccionar la prótesis adecuada y lograr una correcta alineación que garantice su funcionamiento óptimo. 3) También se mencionan las ventajas de una prótesis de rodilla como la disminución de dolor y aumento de movilidad, pero también sus desventajas como el de

1. PRÓTESIS DE RODILLA
PARA ADULTO
EQUIPO 1
PROYECTO FINAL UNIDAD 5-6
CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES
METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN.
INSERTO TIBIAL FEMORAL

2. Gonzáles Mendoza Benjamin
Hernández Puga Jorge Luis
Martínez Moreno Jorge Alberto
Martínez Vázquez Ruth Edith
Real Enciso Christian Adrián
Rodríguez Gómez Erick Alessandro
Silva Arvizu Héctor Iván
EQUIPO 1

3. Mejorar las propiedades de los materiales que
componen una prótesis de rodilla que incluye un
inserto y un componente femoral, con el fin de
mejorar la movilidad y calidad de vida de los
pacientes que requieren de una sustitución articular
en la rodilla.
OBJETIVO GENERAL

4. ELEMENTOS A
ABARCAR
LAS
PRIMERAS
PRÓTESIS
MATERIAL
MÁS
ADECUADO
MEDICIONES
CORRECTAS
VENTAJAS
Y
DESVENTAJAS

5. Durante el año 2020 se tenia que en México
había una población de 126 millones de
persona de las cuales se estima que 1.5% de la
población mexicana padece artritis
reumatoide, la cual afecta en mayor medida a
las personas entre los 35 y 50 años de edad y
llega a causar discapacidad por el intenso
dolor e inflamación en articulaciones,
particularmente en manos y rodillas.
Justificación

7. JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO
SALUD DEL SER HUMANO
MEDICIONES CORRECTAS AL
MOMENTO DE DISEÑAR Y CREAR
LAS PIEZAS
MATERIALES CONVENIENTES PARA
ELABORAR UNA PROTESÍS

8. Una prótesis es un dispositivo de aplicación externa que
se usa para reemplazar parcial o totalmente una parte
de un miembro ausente o deficiente.
Aunque hoy en día hablar de prótesis parezca un tema
muy innovador, lo cierto es que este es un tema muy
antiguo que data desde épocas primitivas, en la edad
antigua.
ORIGEN DE LAS PRÓTESIS
¿QUÉESUNAPRÓTESIS?
MARCO TEÓRICO

9. PRIMERAS PROTESIS
Se tienen registros de que la primera prótesis
creada tiene origen en Egipto y consta de un dedo
gordo hecho de cartonaje (papel maché, lino, yeso y
pegamento), la cual fue hallada en el actual poblado
de Luxor, Egipto, con una antigüedad de más de
3000 años.
Se cree que en un principio, las prótesis eran usadas más por un sentido de
completitud antes que por una función o necesidad.

10. Años después, en 1858 en Italia, se tiene el hallazgo
sobre una pierna artificial que según estudios, data
de aproximadamente 300 a.c. Su composición era a
base de hierro y bronce con un núcleo de madera,
que aparentemente se usaba para cubrir una
amputación debajo de la rodilla.
MARCO TEÓRICO

11. Durante la edad media, los avances en el
campo de la protésica no fueron más allá del
conocido gancho en la mano y la pata de palo.
En estos años, las prótesis se enfocan más en
esconder las deformidades en lugar de tener
alguna funcionalidad como tal.
EDAD MEDIA
MARCO TEÓRICO

12. MARCO TEÓRICO
ÉPOCA DEL RENACIMIENTO
En la época del renacimiento es cuando se da la
introducción de los metales como parte de las
prótesis. Aproximadamente en 1508 las prótesis
adquieren ciertos mecanismos como resortes que
brindan movilidad y flexibilidad, tanto en prótesis
de brazos, manos y rodillas; como tal se hizo una
selección de metales que no eran duros para
brindar mayor movilidad.

13. MARCO TEÓRICO
AMBROISE PARÉ
Conocido como el padre de la
cirujia de amputación y diseño
protésico modernos. Inventó en
1536 un dispositivo por encima de
la rodilla, que consistía en una
pata de palo que podía flexionarse
en la rodilla y una prótesis de pie
con una posición fija, un arnés
ajustable, control de bloqueo de
rodilla y otras características de
ingeniería que se utilizan en los
dispositivos actuales.

14. MARCO TEÓRICO

15. MARCO TEÓRICO
PIETER VERDUYN
En 1696, Pieter Verduyn
desarrolló la primera
prótesis por debajo de la
rodilla sin mecanismo de
bloqueo, lo que más tarde
sentaría las bases de los
actuales dispositivos de
articulación y corsé.

16. ACERO
MATERIALES EN PRÓTESIS
CROMO
MAGNESIO
ALUMINIO
HIERRO
TITANIO
COBALTO

17. INSERTO TIBIAL Y FEMORAL
MARCO TEÓRICO
ALEACION DE
METAL EN FÉMUR
ESPACIADOR
PLÁSTICO
ALEACIÓN DE
METAL EN TIBIA
ROTULA
PATELA
FEMUR
TIBIA
Las prótesis totales de rodilla (PTR), se fijan a
la tibia por medio de una bandeja tibial
metálica y al fémur a través de unos cóndilos,
también metálicos. Entre ambos se sitúa una
pieza llamada inserto y fabricada de un
plástico (polietileno) que facilita la
articulación de fémur y tibia.

18. Cirugía realizada por el medico especialista en traumatología y ortopedia
Oscar Roberto Ornelas Alvarez, y el medico especialista en
traumatología Juan José Gómez Ojeda
Cirugía
en
rodilla

19. Instrumental
para
la
colocacion
de
un
implante
de
rodilla

20. Radiografia preeliminar de protesis de rodilla
Es de

21. ¿QUÉ LLEVÓ AL SER HUMANO A
OPTAR POR EL USO DE ESTOS
MATERIALES Y NO LOS QUE YA SE
USABAN ANTES?

22. ELEMENTOS FUNDAMENTALES
Que el material usado no fuera rechazado por
el cuerpo.
Que el material permitiera reproducir las
características biomecánicas de la articulación.
Que el material brinda cierta flexibilidad para
que aguante el mayor tiempo posible
1.
2.
3.

23. ¿QUÉ MATERIAL DEBO USAR?
Uno de los requisitos principales para poder hacer una
prótesis, en este caso un inserto tibial y femoral, es que sea
aceptado por el cuerpo humano. Dicho material no debe causar
ningún efecto como alergia, inflamación o toxicidad.

24. ACERO INOXIDABLE
El acero inoxidable de tipo 316L es el más usado
ya que es de bajo costo y es recomendado por la
norma ASTM por su baja presencia de carbono,
pero una desventaja de este material es que
produce a largo plazo corrosión intergranular.
La presencia de carbono en el acero inoxidable
provoca que haya mayor resistencia a la
corrosión por la solución salina fisiológica, pero
el acero inoxidable es susceptible a la corrosión
gracias a los iones de cloruro.

25. ALEACIONES CON BASE COBALTO
Tienen mejor resistencia mecánica,
mayor módulo de elasticidad, alta
resistencia a la abrasión y alta
resistencia a la corrosión en
comparación con la de acero inoxidable.
La biocorrosión de esta aleación es uno
de los principales problemas a tratar,
ya que es mayor la liberación de iones
metálicos que causa efectos adversos.

26. ALEACIONES CON BASE EN TITANIO
Poseen alta resistencia, módulo
elasticidad bajo, menor densidad y
una buena combinación de mecánica y
excelente resistencia a la corrosión.
Estas poseen alta resistencia
específica y alta estabilidad química,
pero su gran defecto es que son
propensos a sufrir daños por la
fatiga del material.

27. Son una mejor alternativa para los
implantes, pero el comportamiento a
la corrosión en el medio biológico y
citotoxicidad de magnesio presente
en el cuerpo humano es bastante alto.
ALEACIONES DE MAGNESIO
Citotoxicidad: Tipo de reacción inmunitaria por la que una célula o microbio determinados se
recubren con anticuerpos y son destruidos por ciertos tipos de glóbulos blancos.

28. ESTOS NUEVOS MATERIALES BASADOS EN ATOMOS
DE TITANIO Y ALUMINO SE HA COMPROBADO SU
BIOCOMPATIBILIDAD BIOLOGICA Y SU RESISTENCIA A
LA CORROSION, TENIENDO EN CUANTA EL DESGASTE
POR ROZAMIENTO Y LAS VARIABLES
TERMONDINAMICAS QUE SURGIERON. RESULTANDO EN
QUE EL MATERIAL DE RECUBRIMIENTO PROPUESTO ES
CAPASZ DE PRODUCIER UNA BARRERA CINETICA QUE
IMPIDE REACCIONES DE CORROSION.
MÉTODOS
Biocompatibilidad : capacidad de un biomaterial para desempeñar la función deseada de
acuerdo con un tratamiento médico, sin provocar ningún efecto indeseable, pero al mismo
tiempo generando la mejor respuesta celular o del tejido en esa situación específica.

29. EL MATERIAL DE RECUBRIMIENTO PROPUESTO FUE SOMETIDO A PRUEBAS DE
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN, SEGÚN LA ESPECIFICACIÓN ESTÁNDAR ASTM:
· ASTM G 61-86, ASTM G 5-94, DESEMPEÑO A CORROSIÓN DE BIOMATERIALES
METÁLICOS.
· ASTM G71-81, CORROSIÓN GALVÁNICA EN PRESENCIA DE ELECTROLITOS.
· ASTM F746-87, CORROSIÓN EN PICADURAS O GRIETA DE MATERIALES PARA
IMPLANTES
QUIRÚRGICOS METÁLICOS.
· ASTM F2129-01, MEDIDAS DE CICLOS DE POLARIZACIÓN POTENCIODINÁMICA.

30. PARA LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA SUE BASO EN EL ESTÁNDAR ISO 14243 (IMPLANTES PARA CIRUGÍA -
DESGASTE DE LAS PRÓTESIS TOTALES DE RODILLA) E ISO 14243-1 (HUESO Y REEMPLAZOS ARTICULARES)
LAS PARA MEDIR EL DESGASTE ENTRE LA PROTESIS TIBIAL Y FEMORAL YAJUSTAR LAS UNIDADES DE CARGA
Y DESPLAZAMIENTO A LOS PARÁMETROS DE LA MÁQUINA DE ENSAYOS DE DESGASTE CON CONTROL DE
CARGA Y CONDICIONES AMBIENTALES SIMILARES AL CUERPO HUMANO.

31. EL ESTÁNDAR ISO 14243 ESPECIFICABA EL MOVIMIENTO ANGULAR RELATIVO DE FLEXIÓN /EXTENSIÓN
ENTRE LOS COMPONENTES DE LA ARTICULACIÓN
PROTOCOLO DE PRUEBA ASTM F1044, ASTM F1147, ASTM F1160 Y ASTM F1978 PARA LAS PRUEBAS DE
POROSIDAD EN LA PARTE MECÁNICA Y ASTM F1854 SOBRE EL PROCEDIMIENTO METALÚRGICO
LAS PRUEBAS DE RECUBRIMIENTO DE POROSIDAD MECÁNICA Y METALÚRGICA, INCLUYERON LA
ABRASIÓN, TENSIÓN DINÁMICA, CORTE Y FLEXIÓN, CON LAS NORMAS ASTM F1044, ASTM F1147, ASTM
F1160 Y ASTM F1978
LA HERRAMIENTA UTILIZADA PARA LA EVALUACIÓN DE REVESTIMIENTO FUE EL EQUIPO SEM(SCANNING
ELECTRON MICROSCOPY)
PARA LA EVALUACIÓN METALÚRGICA MACROSCÓPICA, EL LABORATORIO REALIZÓ PRUEBAS A BAJA
MAGNIFICACIÓN, UTILIZANDO LA FOTOGRAFÍA DIGITAL Y EL ANÁLISIS DE PROCESAMIENTO DE
IMÁGENES.

32. IMPORTANCIA DE LAS
MEDICIONES

33. Adecuada selección de la prótesis: Las mediciones
precisas y pruebas de movimiento y fuerzas
permiten al cirujano seleccionar la prótesis
adecuada para cada paciente en términos de
tamaño, forma y características específicas. Esto
asegura un mejor ajuste y funcionalidad de la
prótesis.
Importancia de las
mediciones

34. Alineación correcta: Una alineación adecuada de la
prótesis es fundamental para lograr un óptimo
funcionamiento de la rodilla. Las mediciones y
pruebas de movimiento ayudan a determinar la
correcta alineación del implante, lo cual garantiza
una distribución adecuada de las fuerzas y previene
desequilibrios musculares y articulares.
Importancia de las
mediciones

35. Estabilidad y rango de movimiento: Las mediciones y
pruebas de movimiento permiten evaluar la
estabilidad y el rango de movimiento de la rodilla
tanto antes como después de la colocación de la
prótesis. Esto es importante para asegurar que la
prótesis proporcione la estabilidad necesaria y un
rango de movimiento adecuado, evitando
limitaciones funcionales y posibles complicaciones.
Importancia de las
mediciones

36. Prevención de complicaciones a largo plazo: Una
elección incorrecta de la prótesis o una colocación
inadecuada pueden aumentar el desgaste del
material de la prótesis, afectar su durabilidad y
causar complicaciones a largo plazo como
aflojamiento, inestabilidad o dolor persistente. Las
mediciones y pruebas de movimiento ayudan a
minimizar estos riesgos al garantizar una
adaptación y funcionamiento correctos de la
prótesis.
Importancia de las
mediciones

37. Sed de provadores femorales y tibiales

38. PROS Y CONTRAS DE LAS
PRÓTESIS DE RODILLA

39. La prótesis de rodilla se utiliza comúnmente para tratar la artrosis de rodilla, así como fracturas graves o
tumores óseos articulares. Sus ventajas incluyen la disminución del dolor y el aumento de la movilidad
articular. Sin embargo, presenta desventajas como el desgaste del material y la durabilidad limitada, así
como posibles complicaciones como infecciones.
La duración de una prótesis de rodilla depende de varios factores, como la infección, la correcta colocación
de la prótesis y el desgaste del material. El uso intensivo de la prótesis y la edad y actividad del paciente
también pueden influir en su durabilidad. No es posible determinar con precisión cuánto tiempo durará una
prótesis, ya que puede variar de un caso a otro.
Es importante tener en cuenta que el reemplazo de una prótesis de rodilla puede ser necesario en el
futuro, lo que puede implicar la pérdida adicional de hueso. Por lo tanto, su uso se reserva para casos
en los que sea estrictamente necesario.

40. Disminución del dolor Desgaste del material
Aumento de la movilidad articular Durabilidad limitada
Tratamiento efectivo para la
artrosis de rodilla
Posibles complicaciones como
infecciones
Puede utilizarse en fracturas
graves o tumores óseos
articulares
Necesidad de reemplazo en el
futuro, con posible pérdida
adicional de hueso
Mejora la calidad de vida del
paciente
Variabilidad en la duración de la
prótesis dependiendo de varios
factores

41. RESULTADOS
PRUEBAS AL MATERIAL DE RECUBRIMIENTO
De las primeras pruebas realizadas, fue la prueba conocida como pin-on-disk. De esta prueba se
obtuvo información sobre la tracción, resistencia al desgaste y la ductilidad que posee el material
de recubrimiento. El desgaste que se genera en estas piezas acelera la corrosión del material, por
ello se aprovecho la prueba de desgaste para obtener datos.
Para obtener más información del material de recubrimiento, se realizó la prueba de dureza o
también llamda Rockwell bajo la norma ASTM E18. Se uso para la caracterización del material de
revestimiento, y para determinar las características mecánicas del metal de recubrimiento.

42. PRUEBAS AL MATERIAL PLÁSTICO (ESPACIADOR)
Para material no metálico del inserto, se usó el durómetro para realizar una prueba de dureza
del inserto. Se realizó un ensayo de fatiga en un plano axial, torsión con ciclos de alto estrés,
corte, doblado y prueba de rotación. La carga a realizar fue de 60,000 libras en un periodo de
60 ciclos.

43. PRUEBA PIN-ON-DISK PRUEBA ROCKWELL
PRUEBA AL MATERIAL PLÁSTICO

44. Material Pros Contras Durabilidad y características adicionales.
Acero inoxidable
- Buena resistencia mecánica
- Duradero
- Costo moderado
- Mayor peso en comparación con otros
materiales <br>- Puede causar
reacciones alérgicas en algunas personas
<br>- Mayor rigidez en comparación con
los tejidos naturales
Tiene una buena durabilidad y resistencia al desgaste,
aunque puede experimentar desgaste con el tiempo.
CoCr (Cobalto-Cromo)
- Alta resistencia mecánica
- Duradero
- Baja fricción y desgaste
- Buen ajuste en el cuerpo <br>- Buena
biocompatibilidad
- Mayor costo en comparación con otros
materiales <br>- Mayor rigidez en
comparación con los tejidos naturales
Tiene una excelente durabilidad y resistencia al desgaste, lo
que permite una mayor vida útil de la prótesis.
Ti (Titanio)
- Buena resistencia mecánica <br>- Ligero <br>-
Buena biocompatibilidad
- Mayor costo en comparación con
algunos otros materiales
El titanio es conocido por su durabilidad y resistencia a la
corrosión. Es compatible con el cuerpo humano y permite un
encaje óptimo
Al2O3 (Alúmina cerámica)
- Excelente resistencia al desgaste <br>- Baja
fricción <br>- Buena biocompatibilidad
- Mayor costo en comparación con
algunos otros materiales <br>- Mayor
fragilidad en comparación con los
metales
La alúmina cerámica es altamente resistente al desgaste y
puede ofrecer una vida útil prolongada de la prótesis. Sin
embargo, debido a su fragilidad, puede ser susceptible a
fracturas bajo cargas extremas.
ZrO2 (Zirconia)
- Alta resistencia al desgaste <br>- Baja fricción
<br>- Buena biocompatibilidad
- Mayor costo en comparación con
algunos otros materiales <br>- Mayor
fragilidad en comparación con los
metales
La zirconia es conocida por su excelente resistencia al
desgaste y puede ofrecer una vida útil prolongada de la
prótesis. Sin embargo, como la alúmina cerámica, puede ser
susceptible a fracturas bajo cargas extremas debido a su
fragilidad.
UHMWPE (Polietileno de peso
molecular ultra-alto)
- Baja fricción <br>- Buena biocompatibilidad
<br>- Amortiguación efectiva de impactos
- Mayor desgaste en comparación con
los materiales cerámicos y metálicos
<br>- Posible liberación de partículas
<br>- Reacciones alérgicas en algunas
personas
El UHMWPE es conocido por su capacidad de amortiguación
efectiva de impactos y su bajo coeficiente de fricción.
Aunque es menos resistente al desgaste que los materiales
cerámicos y metálicos, sigue siendo una opción común debido
a su biocompatibilidad y su capacidad para funcionar como
una articulación eficaz.

45. Costos
El medico traumatologo Juan
José Gómez Ojeda nos da a
conocer los costos
aproximados de una cirugía de
colocacion de protesis de
rodilla.
Prótesis
$34,800 marca Advance
Gastos hospital y quirófano
$18,000
Equipo quirúrgico
$40,000
Sector
publico
Sector privado

46. CONCLUSIONES...
Las prótesis han existido desde tiempos antiguos y han evolucionado significativamente
a lo largo de la historia. En un principio, las prótesis se utilizaban principalmente por
motivos estéticos, pero con el tiempo se comenzaron a desarrollar prótesis más
funcionales; se han utilizado diferentes materiales en la fabricación de prótesis, la
elección de estos materiales se basa en su aceptación por el cuerpo humano, su
capacidad para reproducir las características biomecánicas de la articulación y su
flexibilidad para garantizar una mayor durabilidad, ya que los avances en materiales,
tecnología y medicina han permitido mejorar la funcionalidad, la adaptabilidad y la
durabilidad de las prótesis, mejorando así la calidad de vida de quienes las utilizan. Con
el continuo progreso científico y tecnológico, es probable que veamos aún más avances
en el campo de las prótesis en el futuro.

47. BIBLIOGRAFÍA
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