Resolución de problemas Biomédicos y Biomiméticos por Elementos Finitos
Resumen
Se resuelven problemas utilizando el Método de Elementos Finitos (MEF) en aplicaciones biomédicas y biomiméticas. Estas aplicaciones involucran problemas biomecánicos, térmicos, y eléctricos, en algunos casos de manera acoplada. En general, en el modelado de medios continuos se expresan las variables involucradas por medio de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Cuando las geometrías son sencillas es posible resolverlas de manera analítica y/o simplificada, pero para la mayoría de los problemas en los que se requiere cierta aproximación a la realidad, la única forma de resolverlos es de manera numérica. El MEF es un método numérico que ha tenido un amplio desarrollo y es uno de los más utilizados en etapas de diseño en Ingeniería. Puntualmente, en este proyecto nos enfocamos en dos problemas: simulación de métodos ablativos en medicina utilizando energía electromagnética (ablación por radiofrecuencia, campos eléctricos pulsados, etc.) y simulación de problemas biomecánicos y biomiméticos (columna vertebral humana). En las aplicaciones mencionadas se contruyen las geometrías de los modelos a partir de imágenes tomográficas. Es importante remarcar que todo el proyecto se desarrolla con software libre.
Los objetivos específicos son:
- Desarrollar modelos de torso completo para la simulación de ablación por radiofrecuencia aplicado a arritmias cardíacas. Puntualmente, estudiar por simulación dos tópicos que están siendo cuestionados en la aplicación clínica actual: posición y tamaño del electrodo pasivo, y relación entre la impedancia local (cercana al electrodo activo) y total con la lesión generada.
- Como objetivo particular secundario, también se propone estudiar por simulación la técnica de campo eléctrico pulsado (PEF). En esta técnica se busca el efecto de electroporación, y el daño provocado no es térmico, si no eléctrico. Si bien el efecto era conocido, se está aplicando en la actualidad a tratamientos en tejido cardíaco.
- Relacionados con el procedimiento de discoplastía, el primer objetivo es construir geometrías de pacientes “tipo” a partir de tomografías o resonancias magnéticas y evaluar de manera cuantitativa distancias, superficies, volúmenes, y ángulos de los dominios a simular. Se espera concluir y obtener mediciones más controladas que las tomadas en dos dimensiones por los médicos.
- Continuando con el objetivo anterior, se propone simular el par de vértebras lumbares L4 y L5 (las más afectadas en estos casos) y estudiar los modelos mecánicos que se aplican a estos tejidos. Al poseer imágenes pre y pos operación (con implante de PMMA), es posible realizar simulaciones en las dos condiciones y evaluar las diferencias en tensiones, deformaciones y desplazamientos.
Detalles
- Integrantes:
- Ramiro M. Irastorza (Director)
- Ariel G. Meyra
- Lucas O. Basiuk
- Santiago Mosca
- Estado actual: En desarrollo.
- Financiamiento:
- PID MAECLP0009851TC (UTN)
