Reina Romo, EstherToscano Angulo, Juan JoséCubas Sosa, Ignacio2023-11-242023-11-242023Cubas Sosa, I. (2023). Análisis numérico del callo de distracción ósea en ovejas sanas y osteoporóticas. (Trabajo Fin de Máster Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla.https://hdl.handle.net/11441/151606La osteoporosis es la enfermedad ósea más común. Caracterizada por una disminución de la densidad mineral ósea, aumenta la fragilidad del hueso. Consecuentemente, la resistencia de los huesos se ve muy mermada, provocando un aumento importante del riesgo de fractura. De esta manera, es de gran interés estudiar las propiedades mecánicas del hueso cuando tiene esta enfermedad, ya que podría aportar información de cara a poder tratarla exitosamente. En el presente trabajo tiene como principal objetivo la obtención de la rigidez del callo óseo osteoporótico mediante simulaciones numéricas. Para ello, un grupo de cinco ovejas merinas hembra ha sido objeto de un ensayo in silico tras haber sido sometidas a un protocolo de inducción de osteoporosis que disminuyera su densidad mineral ósea un 10% y, posteriormente, a un proceso de transporte óseo en el metatarso. Tras haber medido in vivo en otro estudio la rigidez axial del callo óseo de distracción, se obtuvo de estas ovejas una tomografía axial computarizada para obtener las imágenes médicas de sus metatarsos. A partir de estas, se obtuvo un modelo CAD tridimensional mediante un proceso de segmentación. Posteriormente, a este modelo se le practicó un análisis estructural estático mediante el método de los elementos finitos simulando la carga de compresión que soportan estos callos óseos osteoporóticos para obtener la rigidez axial de estos callos óseos. La modelización del tejido óseo inmaduro que se genera en el callo de distracción supone un reto debido a su comportamiento dinámico, variando sus propiedades mecánicas a lo largo del tiempo. Para llevar a cabo los análisis de elementos finitos, se han utilizado dos modelos constitutivos diferentes del tejido óseo inmaduro. El primero de ellos tiene un módulo de elasticidad constante en el tiempo y el segundo modelo tiene esta propiedad mecánica variable en el tiempo. Ambos tienen propiedades lineales e isótropas. Los resultados muestran que el primer caso se asemeja más, para estos cinco casos estudiados, a las rigideces medidas in vivo que con el módulo de elasticidad variable, que hace que la rigidez de los callos óseos medida in silico sea mucho mayor al valor obtenido in vivo. Así, este trabajo muestra que se deben seguir obteniendo valores de propiedades mecánicas mediante ensayos de nanoindentación para poder determinar de una forma más exacta las propiedades mecánicas del callo duro para realizar análisis in silico. Por otra parte, también es de interés realizar estos mismos análisis discretizando en varios materiales el callo óseo duro, de manera que no sea uniforme y tenga zonas de distintas propiedades mecánicas según el nivel de gris que tengan las imágenes médicas.Osteoporosis is the most common bone disease. Characterized by a decrease in bone mineral density, bone fragility increases. Consequently, the resistance of the bones is greatly reduced, causing a significant increase in the risk of fracture. In this way, it is of great interest to study the mechanical properties of the bone when it has this disease, since it could provide information to successfully treat it. The main objective of the present work is to obtain the stiffness of the osteoporotic bone callus through numerical simulations. To do this, a group of five sheep has been the subject of an in silico test after having been subjected to an osteoporosis induction protocol that reduced their bone mineral density by 10% and, subsequently, to a bone transport proces s in the metatarsus. After having measured in vivo the axial stiffness of the distraction bone callus in another study, a computerized axial tomograp hy was obtained from these sheep to get medical images of their metatarsals. From these, a three dimensional CAD model was obtained through a segmentation process. Subsequently, a static structural analysis was carried out on this model using the finite element method, simulating the compressio n load that these osteoporotic bone calluses support to achieve the axial rigidity of these bone calluses. Modelling the immature bone tissue generated in the distraction callus is a challenge due to its dynamic behaviour , varying its mechanical properties over time. To carry out the finite element analyses, two different constitutive models of immature bone tissue have been used. The first of them has a constant modulus of elasticity over time and the second model has this mechanical property that varies over time. Both have linear and isotropic properties. T he results show that the first case is more similar, for these five cases studied, to the stiffnesses measured in vivo , than with the variable modulus of elasticity, which makes the stiffness of the bone callus es measured in silico is much higher than the value obtained in vivo . Thus, this work shows that mechanical property values must continue to be achieved through nanoindentation tests to more accurately determine the mechanical properties of hard callus to perform in silico analysis. On the other hand, it is also of interest to perform these same analyse s by discretizing the hard bone callus in various materials, so that it is not uniform and has areas of different mechanical properties depending on the grey level of the medical images.application/pdf134 p.spaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccess