Evaluación estructural de la articulación de la rodilla mediante el método de elementos finitos y métodos analíticos
Autor: Iván Mamolar Rupérez
Tutor: Mª José García Tarrago
Universidad: Universidad de Burgos
Titulación: Grado en Ingeniería de la Salud
Curso académico: 2025/2026
La rodilla es una de las articulaciones más importantes y complejas del cuerpo humano, ya que interviene tanto en el movimiento del tren inferior como en el soporte del peso corporal. Está formada por estructuras óseas como el fémur, la tibia, la rótula y el peroné, además de tejidos blandos como los ligamentos cruzados y colaterales y los meniscos, que ayudan a estabilizar la articulación y a distribuir las cargas.
Durante actividades cotidianas como caminar, correr o subir escaleras, la rodilla soporta cargas elevadas, lo que la hace vulnerable a lesiones. Entre las más frecuentes se encuentra la rotura del ligamento cruzado anterior, que suele darse en accidentes deportivos con cambios bruscos de dirección o rotaciones excesivas. Esta lesión puede aparecer junto con daños en ligamentos y meniscos, dando lugar a la conocida “triada infeliz”, que afecta al funcionamiento normal de la articulación.
En este contexto, los modelos basados en el método de elementos finitos permiten estudiar el comportamiento de la rodilla ante distintas condiciones de carga, analizando la distribución de tensiones y deformaciones en sus tejidos, y distintas situaciones, desde la articulación sana hasta lesionada.
- Crear un modelo de elementos finitos de la articulación de la rodilla..
- Simular el comportamiento mecánico de la rodilla bajo distintas cargas.
- Analizar el comportamiento de meniscos y ligamentos.
- Validar los resultados mediante un estudio analítico
Para realizar el estudio mediante método de elementos finitos se ha empleado el programa ANSYS, ampliamente utilizado en estudios de biomecánica.
El flujo de trabajo ha incluido:
- Generación de la geometría 3D a partir de modelos anatómicos
- Definición de materiales (hueso, meniscos y ligamentos)
- Estudio de convergencia de malla
- Validación analítica de la configuración de parámetros
- Aplicación de distintas condiciones de carga
- Análisis del comportamiento de ligamentos y meniscos
- Modelo3D: Archivos de la geometría utilizada para el análisis por elementos finitos
- Resultados: Archivos Excel que contienen gráficas visuales creadas a partir de los resultados obtenidos.
- Documentación del proyecto
TFG_IngenieriaDeLaSalud
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├── Modelo3D/
│ ├── Geometria.dsco
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├── resultados/
│ ├── rotacion.xlsx
│ ├── varo_valgo.xlsx
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├── Memoria.pdf
├── Anexos.pdf
└── README.md