Design of a fixation system using additive manufacturing for tensile testing of cadaveric tendons

Abstract

Introducción: Los tendones y ligamentos cadavéricos humanos se emplean con frecuencia en cirugías reconstructivas del ligamento cruzado, el manguito rotador, el tendón de Aquiles y tendones de la mano. Para caracterizar sus propiedades biomecánicas, se realizan ensayos de tensión utilizando Máquinas Universales de Ensayo. Sin embargo, su composición rica en fluidos dificulta su fijación, ya que tienden a deslizarse en mordazas convencionales. Métodos como el congelamiento con nitrógeno líquido o hielo han sido propuestos, pero presentan limitaciones relacionadas con el costo, la seguridad o el tiempo requerido.

Objetivo: Diseñar un sistema de sujeción, fabricado mediante manufactura aditiva, que permita fijar tendones cadavéricos a mordazas estándar sin necesidad de enfriamiento, para ensayos de tensión confiables en una Máquina Universal.

Metodología: Se diseñaron placas de sujeción con superficie dentada y perfil escalonado, usando el software Fusion 360. Las piezas se imprimieron en 3D con filamento ABS (relleno 100%). Cada tendón se colocó entre dos placas complementarias unidas con cinta de celofán y montadas en mordazas de acción de cuña estándar. Se ensayaron 12 tendones cadavéricos humanos flexores del hallux, previamente suturados con técnica de Krackow. Se utilizó una celda de carga de 10 kN y el software SERIES IX para realizar los ensayos en una máquina Instron 4502. Se aplicó un preacondicionamiento con 10 ciclos de carga (0–30 N, 60 mm/min), seguido de un ensayo destructivo hasta la ruptura.

Resultados: El sistema de sujeción consistió en un par de placas con geometría complementaria, que al ensamblarse encapsulan el tendón sin dañarlo. Las 12 muestras alcanzaron una resistencia promedio de 430.68 ± 51.08 N, con una carga máxima de 522.01 N. No se observó deslizamiento entre las mordazas y los tendones. Todas las fallas ocurrieron en la zona media de la sutura, no en los extremos sujetos, lo que indica una sujeción efectiva sin afectar la integridad del tejido.

Conclusiones: El sistema desarrollado mediante manufactura aditiva permitió una fijación rápida, segura y sin necesidad de enfriamiento. Se evitó el deslizamiento o daño del tendón en la zona de sujeción, lo cual valida su uso para ensayos biomecánicos de tendones cadavéricos en condiciones controladas.