Estudio computacional de las microgrietas, la apoptosis y el envejecimiento en el remodelamiento óseo
El proceso biológico de remodelamiento óseo ocurre naturalmente todos los días como un proceso de optimización. El algoritmo de autómatas celulares híbridos fue desarrollado para simular ese proceso funcional adaptativo en el hueso a nivel de tejido. En el algoritmo de autómatas celulares híbridos,...
- Autores:
-
Vera-Velandia, A. (Andrea)
Tovar-Pérez, A. (Andrés)
- Tipo de recurso:
- Article of journal
- Fecha de publicación:
- 2008
- Institución:
- Universidad EIA .
- Repositorio:
- Repositorio EIA .
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://repository.eia.edu.co/handle/11190/455
- Palabra clave:
- RBI00043
TECNOLOGÍAS PARA LA SALUD
TECHNOLOGY IN HEALTH
HUESOS - CRECIMIENTO & DESARROLLO
BONE AND BONES - GROWTH & DEVELOPMENT
ADAPTACIÓN FUNCIONAL
APOPTOSIS
ENVEJECIMIENTO CELULAR
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REMODELAMIENTO ÓSEO
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El proceso biológico de remodelamiento óseo ocurre naturalmente todos los días como un proceso de optimización. El algoritmo de autómatas celulares híbridos fue desarrollado para simular ese proceso funcional adaptativo en el hueso a nivel de tejido. En el algoritmo de autómatas celulares híbridos, los osteocitos se representan por un autómata que detecta estímulo mecánico. Esta metodología se ha utilizado para predecir la adaptación de hueso trabecular a los cambios en su ambiente físico. Adicionalmente a este algoritmo se incorporaron factores a los que se encuentra sometido el hueso, como las microgrietas, apoptosis y envejecimiento celular. Para incorporar estos últimos factores se toman estudios preliminares de otros autores donde las microgrietas se analizan con las leyes de la mecánica de fractura, así como también un análisis del esfuerzo cortante en cada autómata se usó para obtener la simulación de la apoptosis, y para el envejecimiento se empleó una función escalonada de la variación de la densidad promedio. En los resultados obtenidos se encuentran incrementos en la energía de deformación y decrementos en la masa, que son consecuencia directa de la concentración de esfuerzos. Igualmente, se observa que la estructura puede reponerse a los factores mencionados, lo que concuerda con estudios experimentales de algunos autores. |
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Adicionalmente a este algoritmo se incorporaron factores a los que se encuentra sometido el hueso, como las microgrietas, apoptosis y envejecimiento celular. Para incorporar estos últimos factores se toman estudios preliminares de otros autores donde las microgrietas se analizan con las leyes de la mecánica de fractura, así como también un análisis del esfuerzo cortante en cada autómata se usó para obtener la simulación de la apoptosis, y para el envejecimiento se empleó una función escalonada de la variación de la densidad promedio. En los resultados obtenidos se encuentran incrementos en la energía de deformación y decrementos en la masa, que son consecuencia directa de la concentración de esfuerzos. Igualmente, se observa que la estructura puede reponerse a los factores mencionados, lo que concuerda con estudios experimentales de algunos autores.A biological process of bone remodeling happens everyday naturally like an optimization process. Hybrid cellular automaton algorithm was developed to simulate this adaptative functional process at tissue level. In the hybrid cellular automaton algorithm, osteocytes are represented by an automaton that senses the mechanical stimulus. This methodology has been used to predict trabecular bone adaptation according to changes in the physic environment. Natural factors like microcracks, apoptosis, and cell aging are incorporated to the algorithm. To incorporate these last factors, preliminary studies of other authors are taken where microcracks are analyzed by fracture mechanics laws, also shear stress analysis to get apoptosis simulation and for the ageing is used a step function of the media density variation. Results show increments in strain energy and decrements in mass that is direct consequence of the stress concentration. In the same way, is observed that the structure can recover to the effects described, that agrees with the experimental studies of some authors.11 p.application/pdfspaDerechos Reservados - Universidad EIA, 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/El autor de la obra, actuando en nombre propio, hace entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos en formato digital o electrónico y autoriza a la ESCUELA DE INGENIERIA DE ANTIOQUIA, para que en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995, y demás normas generales sobre la materia, utilice y use por cualquier medio conocido o por conocer, los derechos patrimoniales de reproducción, comunicación pública, transformación y distribución de la obra objeto del presente documento. PARÁGRAFO: La presente autorización se hace extensiva no sólo a las dependencias y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material, sino también para formato virtual, electrónico, digital, y en red, internet, extranet, intranet, etc., y en general en cualquier formato conocido o por conocer. EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARÁGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR, asumirá toda la responsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; para todos los efectos la ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA actúa como un tercero de buena fe.info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercialhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2RBI00043TECNOLOGÍAS PARA LA SALUDTECHNOLOGY IN HEALTHHUESOS - CRECIMIENTO & DESARROLLOBONE AND BONES - GROWTH & DEVELOPMENTADAPTACIÓN FUNCIONALAPOPTOSISENVEJECIMIENTO CELULARMICROGRIETASREMODELAMIENTO ÓSEOAPOPTOSISBONE REMODELINGCELL AGINGFUNCTIONAL ADAPTATIONMICROCRACKSEstudio computacional de las microgrietas, la apoptosis y el envejecimiento en el remodelamiento óseoArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/ARThttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Biomédica, Mecatrónica y MecánicaEscuela de Ingeniería de Antioquia EIAUniversidad CESBiblioteca Nacional de Medicina de EE.UU Consultado en: http:// medlineplus.govZioupos P., Currey J.D. Changes in stiffness, strength, and toughness of human cortical bone with age. Bone. 22, 57-66, 1998.Taylor D. Microcrack growth parameters for compact bone deduced from stiffness variations. 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