Modelado de la remodelación ósea mediante modelos basados en agentes

Abstract

La remodelación ósea es un proceso esencial en la vida del hueso, donde este se encuentra en constante formación y reabsorción mediante diferentes células ósea dependiendo de las cargas a las que se encuentra sometido. Por otro lado, los modelos basados en agentes (MBA) constituyen una nueva generación de métodos computacionales que permiten modelar sistemas complejos y simular su evolución en el tiempo. El objetivo de este proyecto ha sido aplicar los modelos basados en agentes, implementado en NetLogo, al proceso de remodelación ósea. Para ello se han implementado seis modelos, partiendo de un modelo inicial sencillo para ir aumentando de manera gradual su complejidad, siendo los dos últimos, ramificaciones del anterior. Con el objetivo de evaluar la semejanza con la evolución ósea real se han realizado unos análisis de sensibilidad a cada modelo, estudiando la fracción volumétrica de hueso. Obteniendo resultados más cercanos a la realidad para los modelos más desarrollados.

Bone remodelling is an essential process in the life of bone, where bone is constantly being formed and resorbed by different bone cells depending on the loads to which it is subjected. On the other hand, agent-based modelling (ABM) is a new generation of computational methods that allow complex systems to be modelled and their evolution over time to be simulated. The aim of this project has been to apply agent-based models, implemented in NetLogo, to the process of bone remodelling. Six models have been implemented, starting with an initial simple model and gradually increasing in complexity, the last two being ramifications of the previous one. In order to evaluate the similarity with real bone evolution, sensitivity analyses have been carried out for each model, studying the volumetric fraction of bone. The results obtained were closer to reality for the more developed models.