Simulación Numérica del Crecimiento Direccionado y Remodelación de Tejidos Biológicos Blandos, Generado por Estímulos Mecánicos

Abstract

Una parte importante de las condiciones que configuran el equilibrio homeostático en los tejidos está dado por factores fundamentalmente mecánicos. Cuando los esfuerzos a que se ve sometido un tejido son alterados, los tejidos biológicos atraviesan una serie de procesos de adaptación como respuesta, fundamentalmente crecimiento/atrofia y remodelación. Estos procesos están relacionados, entre otras cosas, con las condiciones mecánicas, que pueden ser estimadas en función de los campos de deformación y tensión. Además, la parte metabólica tiene un rol fundamental dado que la adaptación del tejido depende de la capacidad de respuesta del metabolismo.
El objetivo de la adaptación de los tejidos ante estímulos mecánicos, mediante crecimiento y remodelación, es restaurar los mismos a un situación de equilibrio homeostático, compatible con los esfuerzos a que esta sometido el tejido. Dadas las características morfológicas de los tejidos, en general, el crecimiento no se produce en forma isótropa sino siguiendo una dirección que dependerá de las estructuras del tejido y los estados tensionales actuantes, por ejemplo la orientación de las fibras de colágeno durante el proceso de cicatrización, la reparación de tendones o el crecimiento de las fibras musculares. En este trabajo se presenta un modelo constitutivo para el crecimiento ortótropo y la remodelación asociada que permite considerar esta direccionalidad mediante una descomposición del gradiente de deformaciones. La acción del metabolismo se considera en el modelo de disponibilidad biológica. Finalmente se presentan ejemplos de aplicación.