Modelo computacional para simulación del proceso de osteogénesis y la curación ósea después de la fractura

Abstract

El propósito de este trabajo de investigación es simular el proceso de osteogénesis y la curación secundaria de fractura, de forma que el modelo desarrollado permita conocer y predecir la evolución del crecimiento óseo y los aspectos de la reparación tales como la geometría externa, la arquitectura interna y el tiempo de curación en respuesta al estímulo mecánico aplicado. De acuerdo a estudios del tejido óseo, la reparación de fractura tiene alta dependencia de factores locales mecánicos y fisiológicos manifestados a nivel celular, lo que hace complejo predecir cuál es el camino que va a seguir la fractura en su proceso de curación. Sin embargo, para cada tipo específico de fractura y la región anatómica afectada se determina un procedimiento específico de atención que permite conocer y controlar su proceso de sanación. Las predicciones de esta investigación están basadas precisamente sobre estos parámetros. El modelo presentado simula el comportamiento de la reparación a nivel celular gracias a la implementación de los Autómatas Celulares, pequeñas maquinas matemáticamente configuradas para tomar decisiones de evolución en el tiempo de acuerdo a los estados propios y de sus inmediatos vecinos. La simulación termina presentando una propuesta de geometría y arquitectura final de la unión ósea entre los segmentos, además de estimar el tiempo requerido en dicha reparación. / Abstract. The aim of this research work is to simulate osteogenesis process and secondary bone healing, in this way developed model allow knows and predicts bone growth evolution and reparation aspects like outer geometry, internal architecture and bone healing time in response to applied mechanical stimulus. According to bone tissue studies, bone healing has a high dependence from mechanical and physiological factors evident at cellular level, becoming complex to predict which one way fracture follows in healing process. However, for each specific kind of fracture and affected anatomical part is determined a specific assistance procedure to make enable knows and take control over healing process. Predictions of this research are based right that in those parameters. Presented model simulates healing behavior at cellular level thanks to use of Cellular Automaton, small machines configured by mathematical statements for take decisions of time{evolution according to own states and states of its neighborhood. Simulation finish showing a geometry and final architecture proposals of bony join between segments in addition to estimate request repair time.