Evaluación biomecánica de daño en hueso trabecular primario de la epífisis femoral en infantes de 6 años de edad. Modelo computacional 3d usando elementos finitos
El estudio de enfermedad de Legg – Calvé – Perthes (LCPD) es de gran importancia ya que afecta en etapas de crecimiento donde los huesos y articulaciones están en constante cambio. Esta patología es causada por falta de irrigación sanguínea principalmente y debido a que es una enfermedad poco común...
- Autores:
-
Pérez Castillo, Jonatan David
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Santo Tomás
- Repositorio:
- Repositorio Institucional USTA
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/11634/34943
- Palabra clave:
- Femoral epiphysis
Osteonecrosis
Hip
Computational model
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Necrosis avascular
Modelo computacional
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El estudio de enfermedad de Legg – Calvé – Perthes (LCPD) es de gran importancia ya que afecta en etapas de crecimiento donde los huesos y articulaciones están en constante cambio. Esta patología es causada por falta de irrigación sanguínea principalmente y debido a que es una enfermedad poco común es complicado realizar un diagnóstico acertado. Debido a que los tratamientos para este tipo de enfermedades requieren procedimientos quirúrgicos o invasivos en los pacientes y no siempre cumplen con su objetivo, el uso de herramientas computacionales se convierte en una alternativa viable para el análisis de estas patologías y entender su curso natural y la posible generación de métodos de contención, sin embargo, se han implementado diferentes modelos de carga bajo los cuales puede ser evaluado el comportamiento biomecánico del tejido óseo implicado, pero no hay un consenso sobre el tipo de modelo más adecuado para ser implementado en este tipo de estudios. A partir de tomografías computarizadas (TC) se reconstruyó el modelo CAD fisiológico y uno patológico de la cadera de un infante de 6 años, y a partir de simulación computacional se estudió el comportamiento de la cadera bajo condiciones sanas y necróticas teniendo en cuenta un modelo de carga vectorial y un modelo de carga muscular. Los resultados permiten evidenciar las ventajas y desventajas que se presentan al implementar un modelo de carga en específico frente a otro. Un modelo de carga vectorial permite representar de buena manera el comportamiento de la articulación coxofemoral mientras que el modelo de carga muscular brinda mejores aproximaciones en zonas específicas de la cadera. Sin embargo, el modelo muscular demanda un proceso más exhaustivo en la construcción de su modelo de carga el cual puede no ser necesario dependiendo del interés del estudio. |
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Pérez, J. D., & López, O. R. (2021). Evaluación biomecánica de daño en hueso trabecular primario de la epífisis femoral en infantes de 6 años de edad. Modelo computacional 3d usando elementos finitos. [Trabajo de Pregrado Ingeniería Mecanica]. Repositorio institucional. |
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Tsouknidas, K. Anagnostidis, G. Maliaris, and N. Michailidis, “Fracture risk in the femoral hip region: A finite element analysis supported experimental approach,” J. Biomech., vol. 45, no. 11, pp. 1959–1964, 2012, doi: 10.1016/j.jbiomech.2012.05.011. M. J. Berney, J. Gibbons, M. K. Fitzgerald, D. P. Cardiff, and M. Leonard, “Computational modelling of forces acting on the femur in acetabular fractures: A finite element analysis V. M. Almendros-Abellán, M. Castro-García, J. Canales-Vázquez, P. Berenguel-Herraiz, and S. Sabater, “Alterations in femoral neck strength following pelvic irradiation. A finite element analysis of simulated eccentric forces using bone density data derived from CT,” Bone, vol. 145, no. November 2020, p. 115865, 2021, doi: 10.1016/j.bone.2021.115865. J. Ardila, “Determinación del comportamiento biomecánico de una cadera displástica en un paciente de 1 año de edad: Modelo 3D computacional,” vol. 1, no. 1, p. 75, 2018. L. López, Rodrigo. Ruiz, Juan. Pineda, Comportamiento biomecánico de la epífisis femoral en presencia de osteonecrosis. 2018. A. F. Mejía, “Análisis del comportamiento biomecánico de la epífisis femoral en niños de 6 años afectada por necrosis avascular: Modelo computacional,” vol. 1, no. 1, p. 75, 2018, doi: .1037//0033-2909.I26.1.78. M. E. Mogollon Cordero, “Incidencia de necrosis avascular de cabeza de femur en pacientes adultos.,” 2000. K. Olstad et al., “Juvenile osteochondritis dissecans of the knee is a result of failure of the blood supply to growth cartilage and osteochondrosis,” Osteoarthr. Cartil., vol. 26, no. 12, pp. 1691–1698, 2018, doi: 10.1016/j.joca.2018.06.019. F. Gao, W. Sun, W. Guo, B. Wang, L. Cheng, and Z. Li, “Combined with bone marrow-derived cells and rhBMP-2 for osteonecrosis after femoral neck fractures in children and adolescents: A case series,” Sci. Rep., vol. 6, no. July, pp. 1–11, 2016, doi: 10.1038/srep30730. J. X. Ma et al., “Bone microarchitecture and biomechanics of the necrotic femoral head,” Sci. Rep., vol. 7, no. 1, pp. 1–10, 2017, doi: 10.1038/s41598-017-13643-2. X. Chen, J. Li, D. Liang, L. Zhang, and Q. Wang, “LncRNA AWPPH participates in the development of non‑traumatic osteonecrosis of femoral head by upregulating Runx2,” Exp. Ther. Med., pp. 153–159, 2019, doi: 10.3892/etm.2019.8185. H. Carrillo, “Fracturas de cadera en el niño,” Medigraphic Artemisa, vol. 5, no. 3, pp. 1–7, 2016, [Online]. Available: http://www.saludalia.com/saludfamiliar/ fracturas-de-cadera-en-el-anciano. M. Dombrowski and M. McClincy, “Surgical correction of healed Legg-Calve-Perthes deformity,” Oper. Tech. Orthop., p. 100784, 2020, doi: 10.1016/j.oto.2020.100784. M. R. Azarpira et al., “Association of eNOS 27- bp VNTR, 894G>T and 786T>C polymorphisms with susceptibility to Legg-Calve-Perthes Disease in Iranian children,” J. Orthop., vol. 16, no. 2, pp. 137–140, 2019, doi: 10.1016/j.jor.2019.02.024. H. 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Kitamura et al., “Effect of sagittal pelvic tilt on joint stress distribution in hip dysplasia: A finite element analysis,” Clin. Biomech., vol. 74, no. October 2019, pp. 34–41, 2020, doi: 10.1016/j.clinbiomech.2020.02.011. |
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Esta patología es causada por falta de irrigación sanguínea principalmente y debido a que es una enfermedad poco común es complicado realizar un diagnóstico acertado. Debido a que los tratamientos para este tipo de enfermedades requieren procedimientos quirúrgicos o invasivos en los pacientes y no siempre cumplen con su objetivo, el uso de herramientas computacionales se convierte en una alternativa viable para el análisis de estas patologías y entender su curso natural y la posible generación de métodos de contención, sin embargo, se han implementado diferentes modelos de carga bajo los cuales puede ser evaluado el comportamiento biomecánico del tejido óseo implicado, pero no hay un consenso sobre el tipo de modelo más adecuado para ser implementado en este tipo de estudios. A partir de tomografías computarizadas (TC) se reconstruyó el modelo CAD fisiológico y uno patológico de la cadera de un infante de 6 años, y a partir de simulación computacional se estudió el comportamiento de la cadera bajo condiciones sanas y necróticas teniendo en cuenta un modelo de carga vectorial y un modelo de carga muscular. Los resultados permiten evidenciar las ventajas y desventajas que se presentan al implementar un modelo de carga en específico frente a otro. Un modelo de carga vectorial permite representar de buena manera el comportamiento de la articulación coxofemoral mientras que el modelo de carga muscular brinda mejores aproximaciones en zonas específicas de la cadera. Sin embargo, el modelo muscular demanda un proceso más exhaustivo en la construcción de su modelo de carga el cual puede no ser necesario dependiendo del interés del estudio.The study of Legg - Calvé - Perthes disease (LCPD) is of great importance since it affects in stages of growth where bones and joints are constantly changing. This pathology is caused by lack of blood supply mainly and because it is a rare disease it is difficult to perform a correct diagnosis. Because the treatments for these types of needs require requirements surgical or invasive in patients and do not always meet their objective, the use of tools computational techniques becomes a viable alternative for the analysis of these pathologies and to understand their natural course and the possible generation of containment methods, however, different load models have been implemented under which the biomechanical behavior of the bone tissue involved can be evaluated, but there is no consensus on the most suitable type of model to be implemented in this type of study. From computed tomography (CT) scans, the physiological CAD model and a pathological one of the hip were reconstructed. of a 6-year-old infant, and from computer simulation the behavior of the hip was studied under healthy and necrotic conditions taking into account a vector load model and a muscle load model. The results show the advantages and disadvantages that arise when implementing a load model in specific versus another. A vector load model that allows a good representation of the behavior of the hip joint while the muscle loading model provides better approximations in areas specific to the hip. However, the muscle model demands a more exhaustive process in the construction of its load model which may not be necessary depending on the interest of the study.Ingeniero Mecánicohttp://unidadinvestigacion.usta.edu.coPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería MecánicaFacultad de Ingeniería MecánicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Evaluación biomecánica de daño en hueso trabecular primario de la epífisis femoral en infantes de 6 años de edad. Modelo computacional 3d usando elementos finitosFemoral epiphysisOsteonecrosisHipComputational modelElementos finitosNecrosis avascularModelo computacionalEpífisis femoralOsteonecrosisCaderaModelo computacionalTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA BogotáA. Tano et al., “Potential bone fragility of midshaft atypical femoral fracture: Biomechanical analysis by a CT-based nonlinear finite element method,” Injury, vol. 50, no. 11, pp. 1876–1882, 2019, doi: 10.1016/j.injury.2019.09.004.C. S. Rajapakse et al., “Influence of bone lesion location on femoral bone strength assessed by MRI-based finite-element modeling,” Bone, vol. 122, no. September 2018, pp. 209–217, 2019, doi: 10.1016/j.bone.2019.03.005.D. Pratap, S. Chavadaki, A. Shaikh, K. C. N. Kumar, and S. 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