Aplicación de la emisión acústica como método para anticipar el fallo de tejidos colaginosos (1ª parte)

Abstract

Se usa un montaje experimental basado en Emisión Acústica (EA) para detectar la energía elástica liberada durante el proceso de tracción y rotura de tejidos colaginosos. Se localizan las señales y se cuenta el número de microrroturas detectadas por unidad de tiempo. Se demuestra así que la EA puede usarse para detectar microrroturas en el interior de tejidos blandos colaginosos. En dichos tejidos, la resistencia se debe, fundamentalmente, a las fibras de colágeno (siendo menor la contribución de la elastina). La disposición de las fibras no es totalmente azarosa, sino, sólo parcialmente, aleatoria en la que distinguen algunas direcciones preferentes. Esta aleatoriedad dificulta hacer predicciones deterministas sobre el inicio del proceso de rotura de fibras. Inicialmente las fibras no están completamente rectas, por lo que al someterlas a tracción se alinean hasta que entran en tensión y empiezan a deformarse. A partir de cierto nivel de tensión, algunas de las fibras alcanzan su máxima resistencia a tracción y se rompen, mientras que otras permanecen sin tensión (éstas otras fibras sólo alcanzarán tensiones mayores una vez se hayan roto las fibras en situación más desfavorable). En este artículo se analiza una muestra de esófago humano, que se tracciona rompiendo algunas fibras hasta alcanzar la rotura completa del tejido. Los resultados se comparan con otras dos muestras de tejido colaginoso porcino procedentes de vejigas urinarias con el objeto de ver similaridades y diferencias. Los datos se analizan, estadísticamente, para ser comparados con un modelo de rotura estocástico que relaciona el nivel de tensión en el tejido con la probabilidad de rotura, dado el número de roturas previas detectadas, es decir, el deterioro previo del tejido. Se ha encontrado que la probabilidad de rotura puede ser representada adecuadamente por un proceso de Márkov (no homogéneo en el tiempo), a partir del cual se propone un modelo estocástico que parece adecuarse a los dos tipos de tejidos colagionosos estudiados. Además se prueba que la tensión final de rotura sigue una distribución de Fréchet (que es uno de los tres tipos posibles de distribución de valor extremo).