Modelado matemático del comportamiento mecánico de un fragmento de cartílago articular

Abstract

El cartílago articular es un material biológico poroelástico que permite la distribución de las cargas mecánicas y el movimiento de las articulaciones. Como material bifásico, en presencia de carga, el cartílago articular deforma su matriz sólida y modifica la presión hidrostática del fluido en su interior. El objetivo del presente trabajo es implementar numéricamente un modelo matemático que predice el comportamiento mecánico del cartílago articular teniendo en cuenta la dualidad entre la matriz sólida y el líquido articular, y la característica de poroelasticidad. Utilizando una metodología basada en el método de los elementos finitos, se simuló el comportamiento de un fragmento de cartílago articular en una y dos dimensiones, ante cargas mecánicas de tensión, compresión y oscilación. El análisis de los resultados permite validar cualitativamente el comportamiento poroelástico del modelo debido a la deformación de la matriz sólida y a la salida de fluido que modifica la presión del mismo de manera similar a lo reportado en trabajos experimentales. Se concluye que el modelo matemático permite realizar predicciones sobre el comportamiento biomecánico del cartílago articular, contribuyendo al proceso investigativo en áreas como la biomecánica y la ingeniería de tejidos.