Modelo mecanobiológico de una tibia humana para determinar su respuesta ante estímulos mecánicos externos / Mechanobiological model of a human tibia to determine its response to external mechanical stimuli

INTRODUCCIÓN: las nuevas herramientas informáticas cada vez más influyen en los avances científicos tecnológicos en la esfera de la salud. Una de las áreas de mayor implementación de estas nuevas herramientas de cómputo es sin dudas, la ortopedia, debido en lo fundamental, a la similitud que tiene el cuerpo humano y su estructura ósea con las propiedades de los materiales de ingeniería que permite modelar tejidos y órganos en correspondencia con teorías remodeladoras que predicen su posible comportamiento mecanobiológico. OBJETIVO: describir el comportamiento de una tibia humana ante estímulos externos de torsión. MÉTODOS: se utilizó el Método de los Elementos Finitos implementado en el software profesional ABAQUS/CAE para el cálculo de tensiones y deformaciones presentes en la tibia humana. RESULTADOS: se obtuvo el modelo específico del paciente con síndrome de torsión tibial, a partir de las imágenes médicas de un tomógrafo; las cuales fueron procesadas por ordenador, se utiliza el software de tratamiento de imágenes médicas MIMICS 10.01 para establecer una relación entre la escala de grises (unidades Hounsfield), la densidad ósea y el módulo de Young. CONCLUSIONES: se determinó que el valor correcto de momento torsor estático que debe ser aplicado a este paciente para iniciar el proceso remodelador es de 30 Nm.

INTRODUCTION: new information tools have a growing influence on technological and scientific advances in health care. Orthopedics is one of the areas where new computational tools have been largely implemented, mainly owing to the similarity of the human body and its bone structure to the properties of engineering materials, enabling the modeling of tissues and organs in accordance with remodeling theories predicting their potential mechanobiological behavior. OBJECTIVE: describe the response of a human tibia to external torsion stimuli. METHODS: estimation of tensions and deformities in the human tibia was based on the Finite Element Method incorporated into the professional software Abaqus / CAE. RESULTS: starting from medical tomographic images, a specific model was obtained for a patient with tibial torsion syndrome. The images were computer processed with the medical imaging treatment software MIMICS 10.01 to establish a relationship between the grayscale (Hounsfield units), bone density and Young's modulus. CONCLUSIONS: it was determined that 30 Nm is the correct static torsion moment value to be applied to this patient to start the remodeling process.

Aplicación de los modelos mecanobiológicos en los procesos de regeneración ósea / Application of mechano-biological models in bone regeneration process / Mise en application des modèles biomécaniques dans les processus de régénération osseuse

Los modelos computacionales constituyen una herramienta necesaria en las investigaciones científicas. En este trabajo se muestra la utilización de las nuevas tecnologías, a través del Método de los Elementos Finitos en la implementación de los modelos mecanobiológicos usados en ortopedia. Se exponen los principales modelos mecano-reguladores que aparecen en la bibliografía y se ejemplifican las ventajas que proporcionan las técnicas de modelación en el pronóstico de la formación de nuevo tejido óseo, como respuesta biológica del organismo debido a la aplicación de cargas externas.

Computational models are a necessary tool in scientific researches. This paper deals with the use of new technologies, by using the Finite Element Method for the implementation of mechano-biological models used in orthopedic. Also the main mechano-regulator models are shown in this article, which are described in literature. On the other hand, the advantages provided by the modeling techniques during the prognosis of the new tissue formation, as a response of the organism to the application of external loads are stated by these authors.

Les modèles informatisées constituent un outil nécessaire dans les recherches scientifiques. Dans ce travail, on montre l’usage des nouvelles technologies, telle que la méthode des Éléments finis, dans la mise en application des modèles biomécaniques utilisés en orthopédie. On fait une révision des modèles mécano-régulateurs principaux apparus dans la littérature, et on met des exemples des bénéfices obtenus par les techniques de modélisation dans le pronostic de formation du nouveau tissu osseux comme réponse biologique du corps aux charges externes.

Generación de imágenes tridimensionales: integración de tomografía computarizada y método de los elementos finitos / 3D imaging: integration of computerized tomography and the finite element method

Se trata la posibilidad de utilización de las nuevas tecnologías y en especial la Tomografía Axial Computarizada (CT) utilizando como herramienta modeladora el Método de los Elementos Finitos (MEF) para la generación de volúmenes 3D que puedan ser empleados en la obtención de modelos mecano-biológicos aplicables a afecciones ortopédicas.

This work deals about the possibility of using new technologies and especially the Computed Tomography (CT) using shaper tool as the Finite Element Method (FEM) to generate 3D volumes that can be employed in obtaining it mechanical-biological models applicable to orthopedic conditions.