L'articulació del genoll, una de les més grans i complexes del cos, té un paper crucial en la locomoció i l'estabilitat de les extremitats inferiors. La cavitat sinovial i el fluid dins de l'articulació del genoll contribueixen a la seva funció general facilitant el moviment, la lubricació de l'articulació, l'absorció d'impactes i el subministrament de nutrients, entre altres.
Aquest estudi presenta un enfocament computacional utilitzant el programari obert OpenFOAM per simular el comportament del líquid sinovial en una quarta part de la cavitat del genoll. L'objectiu principal d'aquesta investigació és millorar la geometria, aconseguir una simulació estable i observar el comportament del fluid dins de la regió del genoll. Inicialment, la geometria de la cavitat del genoll es dissenya i millora amb SALOME, una plataforma de codi obert per a la dinàmica de fluids computacional, per representar amb més precisió les característiques anatòmiques. Posteriorment, es defineixen les condicions de contorn apropiades per simular el flux del fluid dins del model virtual a través d'un cicle de marxa. Mitjançant una anàlisi meticulosa dels paràmetres de simulació, s'aconsegueix una simulació estable. Els resultats de la simulació es processen posteriorment amb ParaView, una eina de visualització de codi obert. Es realitzen diversos anàlisis, incloent l'extracció de perfils de velocitat i l'avaluació de les variacions de volum dins de la cavitat simulada del genoll.
Els resultats obtinguts proporcionen informació sobre la dinàmica del fluid dins de la cavitat del genoll, contribuint a una comprensió més profunda del comportament del fluid. Els perfils de velocitat revelen els patrons i les característiques del flux, mentre que l'anàlisi de les variacions de volum proporciona informació sobre la deformació i la redistribució del fluid dins de la cavitat del genoll. El model virtual desenvolupat serveix com a eina rellevant per a futures investigacions.
La articulación de la rodilla, una de las más grandes y complejas del cuerpo, desempeña un papel crucial en la locomoción y la estabilidad de las extremidades inferiores. La cavidad sinovial y el fluido dentro de la articulación de la rodilla contribuyen a su función general al facilitar el movimiento, la lubricación de la articulación, la absorción de impactos y el suministro de nutrientes, entre otros.
Este estudio presenta un enfoque computacional utilizando el software abierto OpenFOAM para simular el comportamiento del líquido sinovial en una cuarta parte de la cavidad de la rodilla. El objetivo principal de esta investigación es mejorar la geometría, lograr una simulación estable y observar el comportamiento del fluido dentro de la región de la rodilla. Inicialmente, la geometría de la cavidad de la rodilla se diseña y mejora en SALOME, una plataforma de código abierto para la dinámica de fluidos computacional, para representar con más precisión las características anatómicas. Posteriormente, se definen las condiciones de contorno apropiadas para simular el flujo del fluido dentro del modelo virtual a través de un ciclo de marcha. Mediante un análisis meticuloso de los parámetros de simulación, se consigue una simulación estable. Los resultados de la simulación se procesan posteriormente con ParaView, una herramienta de visualización de código abierto. Se realizan varios análisis, incluida la extracción de perfiles de velocidad y la evaluación de las variaciones de volumen dentro de la cavidad simulada de la rodilla.
Los resultados obtenidos proporcionan información sobre la dinámica del fluido dentro de la cavidad de la rodilla, contribuyendo a una comprensión más profunda del comportamiento del fluido. Los perfiles de velocidad revelan los patrones y las características del flujo, mientras que el análisis de las variaciones de volumen proporciona información sobre la deformación y la redistribución del fluido dentro de la cavidad de la rodilla.
The knee joint, one of the largest and most complex joints in the body, plays a crucial role in supporting locomotion and providing stability to the lower extremities. The synovial cavity and fluid within the knee joint contribute to its overall function by facilitating movement, lubricating the joint, absorbing shock, and supplying nutrients, among others.
This study presents a computational approach using OpenFOAM open-source software to simulate the behaviour of the synovial fluid in one-quarter of the knee cavity. The primary objective of this research is to enhance the geometry representation, achieve a stable simulation and observe the fluid's behaviour within the knee region. Initially, the geometry of the knee cavity is designed and improved in SALOME, an open-source platform for computational fluid dynamics, to represent the anatomical features more accurately. Subsequently, appropriate boundary conditions are defined to simulate the fluid flow within the virtual model through a gait cycle. Through meticulous analysis of the simulation parameters, a stable simulation is achieved. The simulation results are then post-processed using ParaView, an open-source visualization tool. Various analyses are performed, including the extraction of velocity profiles and the assessment of volume variations within the simulated knee cavity.
The obtained results provide valuable insights into the fluid dynamics within the knee cavity, contributing to a deeper understanding of fluid behaviour. The velocity profiles reveal flow patterns and characteristics, while the analysis of volume variations provides information on deformation and fluid redistribution within the knee cavity. The developed virtual model serves as a valuable tool for further research in understanding and analysing the biomechanics of the knee joint and going further with the main project, which aims to develop a multi-scale model that can combine concepts in the field of biomechanics and fluid biodynamics.
gmail.com
