TAZ-TFM-2011-105


Estudio por elementos finitos de la biomecánica lumbar humana. Análisis de la degeneración discal

Roldán Ciudad, Elisa
Pérez del Palomar Aldea, Amaya (dir.)

Universidad de Zaragoza, Escuela de Ingeniería y Arquitectura, 2011
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras

Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

Resumen: El dolor lumbar es una de las patologías crónicas más extendidas. Se dice que aproximadamente el 80% de la población va a padecer dolor lumbar o va a desarrollar una patología discal en algún momento de su vida. Algunos estudios clínicos han demostrado que el 90% de las patologías de la columna vertebral están localizadas en la columna lumbar. El uso de modelos matemáticos y simulación computacional puede servir de base para predecir la aparición y evolución de patologías lumbares. Por tanto, la metodología seguida para desarrollar este proyecto ha sido por medio de modelos computacionales de elementos finitos que pretenden simular la respuesta de los discos intervertebrales frente a distintos estados de carga y distintas patologías. Los discos intervertebrales están compuestos por tejido cartilaginoso y constan de tres regiones diferenciadas. La región interna o núcleo pulposo, una estructura altamente hidrofílica capaz de soportar el 75% de la carga, distribuyendo los esfuerzos de forma horizontal al anillo. La región externa del disco o anillo fibroso, compuesta por capas concéntricas de fibras de colágeno (cuya rigidez aumenta en las capas más exteriores) que encierran al núcleo. Y la placa terminal compuesta por una fina capa de cartílago hialino que separa el disco del cuerpo vertebral. La porosidad y permeabilidad de cada una de las partes del disco juegan un papel fundamental en su comportamiento. Debido a estas características del disco se consideran tres modelos distintos para la simulación del anillo fibroso: un primer modelo porohiperelástico fibrado en el que se incluye el caracter hidrofílico de los discos intervertebrales, un segundo modelo porohiperelástico no fibrado y un último modelo poroelástico. Se analizan cada modelo en función de los distintos discos lumbares y de la patología discal. Por otro lado, los 3 créditos ECTS correspondientes a trabajo clínico o de usuario final, han sido realizados en una empresa I+D de biotecnología (Alphasip S.L.). Estas prácticas están íntimamente relacionadas con las asignaturas de "caracterización nanométrica en biomedicina y nanosensores" y "sistemas de liberación de fármacos" impartidas en el master de Ingeniería Biomédica. El trabajo desempeñado en dicha empresa ha sido el siguiente: - Colaboración en la fabricación de biosensores de diagnóstico molecular. - Estudio del funcionamiento y correcta funcionalización de nanotubos de carbono en chips. - Control de calidad y stock de los biosensores. - Tratamiento y análisis de datos electrónicos. - Elaboración de programas informáticos para automatizar los análisis de datos. - Apoyo técnico. - Reuniones con científicos nacionales e internacionales así como con empresas privadas.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master

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