6. Experimental Strategy
6.1. Model Validation
6.1.3. K-Fold Cross Validation
Las réplicas de hueso se deben construir a partir de un buen modelo óseo, por esta razón se tiene especial cuidado en la selección y extracción de la pieza. Es importante dar un tratamiento al hueso y realizar un análisis morfológico y estructural del modelo a reproducir. Para la obtención de los huesos se contactó con los Departamentos de Anatomía y Embriología de la Facultad de Medicina de la Universidad Complutense de Madrid. El conjunto articular pertenece al mismo individuo. El proceso de limpieza y descarnado de los huesos de la articulación se llevó a cabo en el Departamento de Embriología (Figura 4.12). El proceso de limpieza de los huesos se describe a continuación:
1. Limpieza inicial y desbaste de tejidos con bisturí.
2. Baños de agua con lejía durante 15 días. Debido a este proceso se observan principalmente en la fosa subescapular del omóplato algunas zonas óseas corroídas. Esto ha supuesto un trabajo adicional en el Laboratorio para corregir fallas óseas. 3. Limpieza con cepillo del material cartilaginoso.
4. Los posibles procesos restantes a realizar al conjunto entregado, con el fin de mejorar su aspecto serían el cocido, rellenar las zonas corroídas por el proceso de limpieza, barnizado, blanqueamiento al sol y pulido de los mismos.
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Figura 4.12. Húmero y escápula después del proceso de limpieza
Para eliminar restos de material para las futuras coladas se aplica una capa de pintura blanca en los huesos para que salga más fácil del molde y un agente desmoldeador. El estudio utiliza la técnica de moldeo en bloque y no en dos partes debido a las dimensiones de las piezas, su simplicidad y rapidez. Para realizar el molde se han empleado los siguientes materiales: maderos debidamente cortados, pistola de silicona para fijar las uniones entre base y maderos laterales, silicona (SILASTIC 3481) y agente acelerante (81-F). En la Tabla 4.13 se identifica las características de los componentes de silicona.
Tabla 4.13. Características de los componentes de silicona.
Silicona SILASTIC 3481
Caucho de moldeado de silicona de alta resistencia para poliéster, poliuretano y epoxi.
Buena resistencia química y mecánica. Elevada elasticidad para un fácil desmoldeo. Dureza media.
Agente Curado 81-F, 5% sobre SILASTIC
Tiempo de trabajo 30 min (Entre 30 y 45 min a 23°) Tiempo de curado 5 h
La construcción del molde se realiza en siete pasos (Figura 4.13) que se describen a continuación:
1.
Construir molde con tableros de madera para ajustar el volumen de material a emplear al de los huesos. Se ha utilizado una base rectangular y 6 tableros verticales debidamente unidos con silicona.2.
Colocar los huesos elevados respecto a la base mediante apoyos de plastilina de tal manera que el hueso queda aproximadamente a la misma altura. Esta elevación se realiza debido al tipo de molde que se va a realizar, en una sola parte. Al estar los huesos elevados la silicona se desplazará de manera uniforme llenando completamente la cavidad. A la escápula se le ha colocado un refuerzo exterior de alambre para facilitar el desmoldeo posterior.3.
Una vez colocados los huesos procedemos a mezclar la silicona y el agente de curado en proporción 100: 5. Es importante remover mientras se vierte el acelerante y luego durante 5 a 10 minutos.4.
Dejar reposar la mezcla durante 10 minutos para que salgan todas las burbujas.5.
Vertemos la mezcla desde una altura baja y en forma de hilo continuo, empezando por una pared del molde y no directamente sobre los huesos. La silicona cuanto más despacio fragüe mejor.6.
Dejamos curar 24 horas para mayor fijación del molde.7.
Se realizan salidas a modo de respiraderos en el molde en bloque con objeto de eliminar las imperfecciones que han quedado, así como las burbujas y los pegotes de material.Figura 4.13. Construcción del molde de silicona para huesos sintéticos.
Partiendo del molde ya fabricado de los huesos del conjunto articular se procede a realizar las réplicas. El peso total de los huesos reales del conjunto del hombro es 353 gr. La escápula pesa 112 gr, la clavícula 33 gr, y el húmero 208 gr. El peso de las réplicas tiene que ser similar, por lo tanto, la colada tendrá un peso aproximado de 320 gr, ya que en el ensayo se toman en cuenta el húmero y la escápula.
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Las réplicas se fabrican con resina de poliuretano y posteriormente se obtendrán réplicas de resina epoxi. El motivo de la elección de resina de poliuretano en dos partes se debe a su rápido curado y a sus buenas características mecánicas (replica fielmente los huesos y tiene unas propiedades similares). Las piezas realizadas en este material se emplearán para realizar las pruebas preliminares debido a su rápido curado.
El procedimiento para realizar estas réplicas es sencillo. Se utiliza resina de poliuretano en dos partes FERROPUR. En primer lugar, se vierte en un vaso de plástico una cierta cantidad de la parte A (Base PR-55), y a continuación se vierte la misma cantidad de la parte B (Endurecedor E-55). Las características del poliuretano se identifican en la Tabla 4.3. Una vez vertidos ambos componentes se mezclan rápidamente, ya que en apenas dos minutos empieza a endurecer. A continuación, se vierte la mezcla en el molde a través de los bebederos hasta que rebosen tanto bebederos como los respiraderos. El molde había sido cerrado previamente y asegurado con gomas elásticas para evitar fugas.
Durante el proceso de llenado e inmediatamente después se dan pequeños golpes al molde para facilitar la llegada de la mezcla a todos los puntos interiores del molde, obteniendo así un llenado completo. Para llenar el molde se usaron 165 gramos de cada componente, que es la cantidad necesaria sin desperdiciar material, una vez vertido se deja curar la resina durante 30 minutos aproximadamente y a continuación se deshace el molde (Figura 4.14).
Figura 4.14. Estado de las reproducciones tras una colada.
Una vez realizadas las piezas en resina de poliuretano se procede a fabricar réplicas de la articulación del hombro en resina epoxi. El motivo por el cual se fabrican las réplicas en dicho material es para poder llevar a cabo el estudio fotoelástico, además replica fielmente los huesos y tiene propiedades mecánicas similares. Las características se identifican en la Tabla 4.5. El procedimiento para fabricar los modelos fotoelásticos con este material es el mismo que el anterior, sin embargo, la proporción es 100 partes de A (284 gramos) y 16 partes de B (46 gramos). El tiempo de curado es de dos días para sacar la réplica en epoxi del molde (Figura 4.15).
Los bebederos y los respiraderos son necesarios para realizar la colada. Sin embargo, crean un cilindro de material sobrante encima de la pieza (Figura 4.14) que hay que eliminar empleando una herramienta multiusos DREMEL 100. En primer lugar se utiliza un disco circular como cabezal para eliminar la mayoría del material y a continuación se cambia el cabezal para eliminar las rebabas y darle un buen acabado (Figura 4.16).
Figura 4.15. Técnica de moldeo en bloque con resina epoxi
Figura 4.16. Proceso aserrado y pulido con máquina DREMEL 100