Modelado Mecanobiológico para el Diseño de Tratamientos Ortopédicos: del Modelo a la Aplicación Concreta

Abstract

El tratamiento de patologías del crecimiento de los huesos largos y vértebras se basa frecuentemente en la modulación del crecimiento. Esto es, la aplicación controlada de cargas mecánicas sobre el hueso afectado, alterando los procesos normales de crecimiento y osificación en el mismo. Actualmente, no existen estándares aceptados que permitan cuantificar tales cargas para la ingeniería de dispositivos ortopédicos, lo que restringe su aplicación clínica. En este trabajo mostramos el camino desde el planteo de la necesidad de un dispositivo para tratar desviaciones laterales de la rodilla hasta la construcción del mismo. Presentamos la formulación y validación de un modelo mecanobiológico del crecimiento óseo longitudinal, abordando su implementación numérica en un modelo de elementos finitos personalizado. Determinamos los niveles de carga seguros a aplicar sobre la rodilla y estimamos su eficacia previo a su implementación clínica, enfatizando aspectos importantes de la verificación del software utilizado y la cuantificación de incertezas del modelo. Finalmente, mostramos cómo es factible aplicar estos resultados en la práctica utilizando dispositivos basados en aleaciones con memoria de forma.