Resumen de Modelo computacional de mecano-regulacion para la optimizacion del proceso de distraccion osteogenica mandibular
La distracción osteogénica (DO) es un proceso de alargamiento de hueso mediante la aplicación de fuerzas externas que generan una elongación periódica de un callo neoformado. El objetivo principal de esta tesis es obtener un modelo computacional de mecano regulación confiable que sea capaz de simular el proceso ocurrido en el callo óseo tras una distracción osteogénica mandibular. Se busca así la obtención de una herramienta útil a la hora de diseñar ya sea nuevos dispositivos como también procesos aplicados a esta metodología quirúrgica de alargamiento de hueso. Dado que una de las variables fundamentales de las que se rige el proceso de distracción y que influencia el resultado es la frecuencia con la que se aplican las sucesivas elongaciones, se pretende en este trabajo simular de forma correcta un amplio rango de las mismas. Se trabajó así con tres frecuencias de distracción distintas para una misma elongación diaria de 1 mm: 1 distracción diaria, 4 distracciones diarias y 60 distracciones diarias.
La hipótesis principal de la que se partió para la consecución de este objetivo fue que el modelo de mecano regulación basado en la deformación octaédrica y velocidad de flujo es capaz de simular correctamente el proceso de DO mandibular para distintas frecuencias de distracción.
Se planteó a su vez como hipótesis secundaria, relacionada con el campo clínico de la DO, que los llamados materiales con memoria de forma (SMA) pueden ser utilizados para optimizar los estímulos generados durante el proceso de distracción. Para el desarrollo de ambas hipótesis se ha trabajado en aspectos importantes a la hora de optimizar este proceso, entrando así en el campo del diseño de un nuevo dispositivo, nuevos materiales que significaría n un avance importante en el concepto actual, estudios in-vivo y ensayos mecánicos de las piezas mandibulares utilizadas en la validación del modelo creado. A partir de aquí se realizó un modelo numérico mediante transferencia de tecnología de imágenes a programas de CAD y se diseñó el proceso necesario para validarlo. Respecto al algoritmo a implantar, el concepto de mecano-regulación que sirvió de base en el presente trabajo está basado en la deformación octaédrica y la velocidad del fluido intersticial. Este fue anteriormente utilizado con éxito para simular la regeneración del tejido óseo en distintos casos clínicos.
Con este algoritmo base sin modificar se ha logrado simular la diferenciación tisular del callo óseo desde un tejido de granulación hacia un tejido óseo en maduración al principio del período de consolidación, pero el resultado al final del proceso se mostraba insensible a la frecuencia de distracción aplicada. Se demostró así la necesidad de modificar la manera de aplicar el algoritmo para que éste sea sensible a lo ocurrido en los primeros días del proceso (período de distracción).
A partir de este análisis se crea la llamada matriz de mecano-regulación, con la que se proporciona en cada paso del cálculo un incremento en las propiedades mecánicas del tejido. La matriz de mecano-regulación dicta en cada paso si el estímulo recibido es el adecuado para la diferenciación del tejido en función de las células existentes. Los resultados proporcionados serán además dependientes de la historia completa del proceso y no solo de los últimos incrementos. Es decir, hay una dependencia del camino por el que se llega a los incrementos considerados para el cálculo.
Se mostraron así las ventajas y carencias del algoritmo de mecano regulación existente a la hora de simular una DO mandibular para luego optimizarlo implementando la llamada matriz de mecano regulación. De esta manera se consolidó el modelo logrando simular correctamente este proceso quirúrgico lo cual valida la hipótesis principal.
A su vez se validó la hipótesis secundaria concluyendo que es factible la utilización de SMA en un proceso de DO siendo los muelles la mejor configuración a utilizar. Además se demostró que estos muelles no tendrán una implicación negativa debida a las diferentes variables existentes tanto en el proceso como en el entorno.
