Metodología para el modelado del comportamiento mecánico de hueso esponjoso a partir de sus microestructuras

E I Ramírez Díaz, A Ortiz Prado, R Schouwenaars Franssens, O Ruiz Cervantes

Resumen


En este trabajo se establece una metodología para generar modelos bidimensionales de hueso esponjoso, que son analizados mediante paquetería de elemento finito. Los modelos están enfocados a representar la arquitectura trabecular mediante celdas de Voronoi, a partir de las coordenadas de los centros de los poros de la estructura ósea observados en imágenes generadas mediante microscopía óptica. Buscando similitud geométrica, se asignó un mayor espesor en la zona de unión de las trabéculas, ya que se ha comprobado que esta consideración lleva a resultados más aproximados a los experimentales. Para nutrir el modelo se realizaron pruebas de compresión a probetas de hueso trabecular, tomando los valores de deformación máxima y esfuerzo máximo para determinar la rigidez del tejido. Mediante el análisis de imágenes de probetas deformadas, se estableció que el momento del colapso de la estructura trabecular se da por la sucesión de fallas en las trabéculas individuales y se determinó un valor crítico de aproximadamente un 36% de las trabéculas. Finalmente, se determinó mediante análisis por elemento finito, que la rigidez del tejido esponjoso es de 323[MPa], y a partir de este valor se evaluó la variación de la resistencia en función de la densidad y la arquitectura trabecular.


Palabras clave


estructuras de Voronoi; caracterización mecánica de hueso; hueso trabecular

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