Modelo numérico de remodelación ósea orientado a predecir la evolución de la estructura del hueso ante cargas mecánicas

Resumen

Este trabajo está orientado a la investigación básica sobre los procesos involucrados en la remodelación ósea originada de solicitaciones mecánicas mediante técnicas numéricas asociadas principalmente a la Mecánica Computacional. El objetivo práctico que se persigue es contar con un modelo computacional que pueda predecir la evolución de la estructura del hueso humano ante distintos escenarios mecánicos y biológicos, como ser la implantación de prótesis, utilización de órtesis, modificación de cargas por actividades físicas o enfermedades, la evolución de la densidad ósea con la menopausia, etc. La predicción en la distribución de las densidades internas del hueso ha sido validada con mediciones experimentales con un ajuste exitoso. Uno de los resultados más interesantes indica que la falta de estimulación mecánica por desuso, presencia de implantes o sedentarismo conduce a pérdidas severas de la masa ósea, sobre todo en el período de la menopausia. Estas pérdidas requieren de hasta tres veces el tiempo de desuso para recuperar la densidad promedio previa en individuos jóvenes, con recuperaciones que pueden no alcanzar en algunos casos el estado inicial del hueso, sobre todo en personas en etapas de envejecimiento. En este sentido, los resultados muestran que la aplicación adecuada de cargas superiores a las habituales (mediante sobrecargas en gimnasio, actividades físicas específicas, etc) puede reducir significativamente las pérdidas mencionadas, pudiendo inclusive reducir o evitar el desarrollo de osteoporosis. El modelo desarrollado en este trabajo aportará en futuros trabajos, datos básicos sobre tendencias cuantitativas en el comportamiento del hueso humano ante situaciones mecánicas de interés clínico.