Influencia de la pérdida homogénea de masa ósea en el tejido trabecular de vértebra Sacra S1 (osteoporosis): Simulación numérica por elementos finos
Visualitza/Obre
TFG Axel Garcia Lopez.pdf (4,852Mb) (Accés restringit)
Sol·licita una còpia a l'autor
Què és aquest botó?
Aquest botó permet demanar una còpia d'un document restringit a l'autor. Es mostra quan:
- Disposem del correu electrònic de l'autor
- El document té una mida inferior a 20 Mb
- Es tracta d'un document d'accés restringit per decisió de l'autor o d'un document d'accés restringit per política de l'editorial
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/343890
Correu electrònic de l'autorgarcialopezaxel47gmail.com
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2021-01-27
Condicions d'accésAccés restringit per decisió de l'autor
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
Els ossos tenen diferents funcions, entre les quals es troba la de sostenir el cos o protegir òrgans importants. Dins l’os es troba la medul·la que s’encarrega de generar noves cèl·lules que s’envien a la sang, i també de la regeneració de l’os.
Els ossos es constitueixen principalment de 2 teixits, cortical i trabecular. Tots 2 formats per les mateixes cèl·lules, però la diferencia està en la seva estructura. El teixit cortical és molt dens, el trabecular és una estructura molt porosa i causa de la seva morfologia presenta una gran anisotropia. En aquest treball s’analitzarà el comportament mecànic del teixit trabecular sotmès a compressió i sotmetent-lo a un procés d’erosió a causa de l’osteoporosi per últim, s’analitzarà l’efecte que té sobre aquest la medul·la òssia.
Per poder començar a generar el model per simular-ho és necessari reconstruir el model a partir d’imatges DICOM i mallats FEM d’un model μ-CT utilitzant el programa Simpleware Scan IP.
Les simulacions del model FEM s’han fet amb COMSOL Multiphysics©. Tots els models estaran sotmesos a un 5% de deformació, generant un esforç de compressió a l’estructura. Els resultats obtinguts demostren l’anisotropia del teixit trabecular, mostrant una major resistència en l’eix Z que en els altres dos (X i Y) entre aquests dos hi ha menys diferencia.
Per finalitzar, es demostra que la influència de la medul·la òssia és gairebé negligible en el comportament mecànic però, té una funció de protecció i repartiment més uniforme dels esforços a nivells molt avançats d’erosió. Los huesos tienen varias funciones, entre las cuales se encuentra sostener el cuerpo o proteger los órganos vitales. Dentro del hueso está la médula, que se encarga de generar nuevas células que se envían a la sangre y de la regeneración del hueso.
Los huesos se constituyen principalmente de dos tejidos, cortical y trabecular. Ambos están formados por las mismas células, la diferencia radica su estructura. El tejido cortical es mucho más denso, por otro lado, el trabecular es una estructura muy porosa y debido a su morfología presenta una gran anisotropía. En este trabajo se analizará el comportamiento mecánico del tejido trabecular sometido a compresión y a un proceso de erosión a causa de la osteoporosis, además se estudia la influencia de la médula en este.
Para poder generar el modelo de simulación es necesario reconstruir el modelo a partir de imágenes DICOM y mallar un modelo mediante FEM a partir de un modelo μ-CT utilizando el programa Simpleware ScanIP.
Las simulaciones del modelo FEM se harán con COMSOL Multiphysics©. Todos los modelos estarán sometidos a un 5% de deformación respecto de su tamaño inicial, generando un esfuerzo de compresión en la estructura. Los resultados obtenidos demuestran la anisotropía del tejido trabecular, mostrando así una mayor resistencia en el eje Z que en los otros dos (X e Y), entre estos dos las diferencias no son tan apreciables.
Por último, se demuestra que la influencia de la médula es casi despreciable en el comportamiento mecánico, la función más destacable es que protege y reparte de una forma más uniforme los esfuerzos a niveles muy avanzados de erosión. Bones have various functions, such as holding your body or protecting the vital organs. The marrow, which is responsible of creating new cells that are conducted to the blood, is located inside the bone and it regenerates the bone cells.
Bones are mainly made of 2 tissues, trabecular and cortical. Both are made with the same cells, but the difference is found in the structure. On the one hand, the Cortical tissue is very dense, on the other hand, the trabecular one is very porous. Hence, due to its morphology, it has a distinctive anisotropy. In this study, the mechanical behaviour of trabecular bone will be analysed when it is compressed and when it is eroded due to osteoporosis, including the influence of bone marrow in it.
Firstly, a model that can be simulated must be generated. Afterwards, it is necessary to make a reconstruction from DICOM images and FEM mesh from an μ-CT model by using Simpleware Scan IP.
The FEM simulations are run with COMSOL Multiphysics©. All models are subjected to a 5% deformation, creating a compression stress in the structure. The results show that the geometry is highly anisotropic, showing a bigger resistance in the Z axis than X and Y.
To sum up, the influence of bone marrow in the mechanical behaviour is almost insignificant, but it acts in a protective way and it distributes the stress uniformly along the structure.
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA MECÀNICA (Pla 2009)
Col·leccions
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFG Axel Garcia Lopez.pdf | 4,852Mb | Accés restringit |