STRUCTURAL ANALYSIS OF A NEW TOTAL ANKLE REPLACEMENT PROSTHESIS WITH INTERNAL STRUCTURE INSTRUMENTATION TECHNOLOGY RESEARCH ARTICLE Humberto Corro-Hernández, Agustín Vidal-Lesso, Elías R Ledesma- Orozco, Luis Manuel Palacios-Pineda Medical instruments Publicaciones DYNA SL -- c) Mazarredo nº69 - 4º -- 48009-BILBAO (SPAIN) Tel +34 944 237 566 – www.revistadyna.com - email: dyna@revistadyna.com Pag. 1 / 12 STRUCTURAL ANALYSIS OF A NEW TOTAL ANKLE REPLACEMENT PROSTHESIS WITH INTERNAL STRUCTURE Humberto Corro-Hernández, Agustín Vidal-Lesso, Elías R Ledesma-Orozco, Luis Manuel Palacios-Pineda Departamento de Ingeniería Mecánica, División de Ingenierías, Campus Irapuato-Salamanca, Universidad de Guanajuato. Valle de Santiago Km. 3.5 + 1.8. Comunidad de Palo Blanco, Salamanca, Gto. C.P. 36885, México Tfno: +34 942 201826. h.corrohernandez@ugto.mx Received: 31/May/2019 - Reviewing: 4/jun/2019 - Accepted: 16/Ago/2019 – DOI: http://dx.doi.org/10.6036/9267 ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UNA NUEVA PRÓTESIS PARA REEMPLAZO DE TOBILLO CON ESTRUCTURA INTERNA ABSTRACT: A new prosthesis design for total ankle arthroplasty, with an internal damping structure for the sacrifice component is proposed and analyzed considering experimental data for the material model. Engineering parameters for prosthesis designs are proposed and discussed and physiological load conditions for ankle joint are applied for numerical simulation. Performance of total deformation, strain, safety factors and equivalent stress of structured prosthesis are compared versus a common solid model and literature findings for market- available prosthesis. Results showed that the proposed design can be deformed up to 52.85% compared to the solid model and operated safely on simulated cases. Prosthesis deformation generates a damped load transmission rather than a rigid one, closer to the natural ankle joint behavior. Keywords: ankle joint prosthesis; finite element analysis; computer aided design; orthopedics RESUMEN: Se propone y analiza un nuevo diseño de prótesis para la artroplastia total del tobillo, con una estructura de amortiguación interna para el componente de sacrificio, teniendo en cuenta los datos experimentales del modelo de material. Se proponen y discuten los parámetros de ingeniería para los diseños de prótesis y se aplican condiciones de carga fisiológicas para la articulación del tobillo para la simulación numérica. Los resultados para deformación, deformación unitaria, los factores de seguridad y el esfuerzo equivalente de las prótesis estructuradas se comparan con un modelo sólido genérico y los reportes de literatura para las prótesis disponibles en el mercado. Los resultados mostraron que el diseño propuesto puede deformarse hasta un 52.85% en comparación con el modelo sólido y operarse de manera segura en los casos simulados. La deformación de la prótesis genera una transmisión amortiguada de carga en vez de rígida, más cercana a la operación natural de la articulación del tobillo. Palabras clave: prótesis articular de tobillo; análisis de elementos finitos; diseño asistido por computadora; ortopedia 1.- INTRODUCTION Total ankle arthroplasty (TAA) is a surgical intervention for treatment of advanced cases of cartilage degradation on ankle joint. TAA requires the exposition of articulation, separating tendons, nerves and sanguine vessels to extirpate damaged bone and cartilage. After removal, their artificial replacements are anchored to the remaining bone. A softer third piece is then assembled with the best possible fit and alignment. Finally, soft tissues are put on place again and wound gets sutured [1]. As the population median age is rising, the need for TAA and other related interventions will increase [2] and the needed efforts for getting new engineering solutions on prosthesis design.