Méthode d'essai standard ASTM F3161-16 pour l'analyse par éléments finis (FEA) des composants fémoraux totaux orthopédiques métalliques du genou dans des conditions d'arrêt

Dans la norme « ASTM F3161-16 Standard test method for finite element Analysis (FEA) of metal orthopedic total knee femoral components under close conditions » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), les techniques d'analyse par éléments finis (FEA) sont utilisé pour l'estimation des contraintes et des déformations. Les exigences et les considérations pour la simulation numérique des composants fémoraux totaux du genou orthopédiques métalliques cimentés et sans ciment à l'aide de Cette norme s'applique uniquement aux contraintes inférieures à la limite d'élasticité, telle que spécifiée dans le certificat matériau.

Cette méthode d'essai contient des exigences pour le développement de modèles d'éléments finis utilisés dans l'évaluation des conceptions de composants fémoraux orthopédiques totaux métalliques du genou dans le but de prédire les contraintes et les déformations statiques des implants. Cette procédure est utilisée pour l'évaluation du pire cas au sein d'une famille de tailles d'implants afin de garantir l'efficacité de la quantité de tests physiques à effectuer. Les procédures recommandées pour effectuer les vérifications et la validation du modèle sont fournies pour aider à déterminer si l'analyse suit les directives recommandées. Enfin, le contenu suggéré d'un rapport d'ingénierie couvrant la simulation mécanique est présenté.

En termes de limitations, cette norme se limite à l'analyse structurelle statique des composants fémoraux totaux orthopédiques métalliques du genou (exclut l'estimation de la résistance à la fatigue).

L'analyse par éléments finis (AEF) est le processus de prédiction du comportement d'un objet à partir de calculs effectués par la méthode des éléments finis (MEF). La méthode des éléments finis est une technique mathématique, tandis que l'analyse par éléments finis consiste en l'interprétation des résultats obtenus par cette méthode. L'analyse par éléments finis aide les ingénieurs à prendre des décisions de conception plus éclairées en leur fournissant des informations sur les systèmes et les structures complexes.

La méthode des éléments finis utilise les mathématiques pour diviser des systèmes complexes en parties ou éléments plus petits et plus simples. Ensuite, en utilisant la puissance des ordinateurs, il applique des équations différentielles à chaque élément séparément, divise puis résout des problèmes d’ingénierie. L'analyse par éléments finis est la base de nombreux logiciels de simulation. Il est utilisé pour valider et tester des conceptions de manière sûre, rapide et économique en créant des modèles virtuels d'actifs du monde réel. Ces modèles sont utilisés pour résoudre diverses conditions et scénarios dans diverses industries, en particulier celles comportant des environnements complexes ou à haut risque, comme l'aérospatiale et la biomécanique.

Les implants sont constitués d’alliages métalliques, de matériaux céramiques et de pièces en plastique solides. Jusqu'à trois surfaces osseuses peuvent être remplacées lors d'une arthroplastie totale du genou :

• Extrémité inférieure du fémur. Le composant fémoral métallique s'incurve autour de l'extrémité du fémur (os de la cuisse). Il est rainuré afin que la rotule puisse monter et descendre en douceur contre l'os lorsque le genou se plie et se redresse.
• La surface supérieure du tibia (tibia). Le composant tibial est généralement une plate-forme métallique plate avec un coussinet en plastique solide et durable appelé polyéthylène. Certains modèles ne comportent aucune partie métallique et le polyéthylène est fixé directement à l'os. Pour plus de stabilité, la partie métallique du composant peut avoir une tige qui s'insère au centre de l'os du tibia.
• Face postérieure de la rotule. Le composant rotulien est un morceau de polyéthylène en forme de dôme qui reproduit la forme de la rotule (rotule). Dans certains cas, il n’est pas nécessaire de refaire la surface de la rotule.

Les composants sont conçus de manière à ce que le métal interagisse à tout moment avec le plastique, ce qui permet un mouvement plus fluide et une usure moindre de l'implant.

Parmi les nombreuses études de tests, mesures, analyses et évaluations qu'elle propose aux entreprises de divers secteurs, notre organisation, avec son personnel formé et expert et ses équipements technologiques de pointe, a développé la norme ASTM F3161-16 pour l'analyse par éléments finis (FEA) des métaux orthopédiques totaux. composants fémoraux du genou dans des conditions de fermeture. Elle propose également des prestations de tests définies dans la norme « méthode de test standard ».