Please use this identifier to cite or link to this item: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/2473
Title: Efecto de la microgravedad sobre la pérdida de masa ósea a nivel miembro inferior mediante análisis por elementos finitos
Authors: Saldarriaga Tamayo, Sebastian
Adviser: Montoya Goez, Yesid
Keywords : Microgravedad
Elementos Finitos
Densidad ósea
QCT/FEA
Análisis de Movimiento
Microgravity
Finite elements analysis
Bone density
motion analysis
Issue Date: 2019
Publisher: Universidad EIA
Abstract: In an environment of normal gravity, acceleration is a key factor in maintaining animal physiological functions, in contrast to the outer space that is characterized among other things by having a microgravity environment, which has serious physiological consequences, as modifications of the bone system due to the loss of the notion of weight, increasing the risk of fractures when returning to Earth after a space mission. In this work, the variation in the tensions that the bone can suffer due to the decrease in bone density due to prolonged stays in an environment of reduced severity is analyzed. So, a methodology based on the analysis of medical images in DICOM format obtained from a computed tomography of the lower limb of a specific patient is proposed for the development of computational models that, with the estimated forces provided in a motion analysis, are they develop finite elements analysis to obtain fracture risk indicators in people undergoing microgravity environments for prolonged periods, in addition, this methodology will be applicable for the evaluation of fractures of people who, given a clinical condition, have a decrease in bone density, for example osteoporosis and osteopenia. In this study, it was possible to identify that when there is a decrease in bone density of 2% and 12% ,corresponding to stays of two and six months in environments of reduced gravity respectively, there are alterations in the mechanical properties of bone components of the analyzed members, which are mainly reflected in the displacements produced in the bones when a load is applied on the joints involved in a process of regular walking at the lower limb; The results indicate that, bone density is inversely proportional to the displacement of the analyzed bones, that is, as bone density decreases, the displacement produced increases. On the other hand, when the stresses and deformations in the bones involved (Femur, tibia and fibula) in the gait process in the evaluated joints (Hip, knee and ankle) are analyzed, it is evident that the values remain relatively constant regardless of the Bone density changes, as expected, because these indicators should not change in their values due to changes in the material properties of the simulated models.
En un entorno de gravedad normal, la aceleración es un factor clave en el mantenimiento de las funciones fisiológicas animales, en contraste con el espacio exterior que se caracteriza entre otras cosas por tener un ambiente de microgravedad, el cual tiene graves consecuencias a nivel fisiológico, como modificaciones del sistema óseo debido a la perdida de la noción del peso, aumentando el riesgo de fracturas al regresar a la Tierra luego de una misión espacial. En el presente trabajo de grado se analiza la variación en las tensiones que puede sufrir el hueso debido a la disminución de densidad ósea a causa de estadías prolongadas en un ambiente de gravedad reducida. Así, se propone una metodología basada en análisis de imágenes médicas en formato DICOM obtenidas a partir de una tomografía computarizada de miembro inferior de un paciente de estudio para el desarrollo de modelos computaciones que, con las fuerzas estimadas proporcionadas en un análisis de movimiento, se desarrollan simulaciones por elementos finitos para obtener indicadores de riesgo de fractura en personas sometidas a ambientes de microgravedad por tiempos prolongados, además, dicha metodología será aplicable para la evaluación de fracturas de personas que dada una condición clínica, presentan una disminución en la densidad ósea, como lo es por ejemplo la osteoporosis y la osteopenia. En este estudio, fue posible identificar que cuando hay una disminución en la densidad ósea de 2% y 12% ,que corresponden a estadías de dos y seis meses en ambientes de gravedad reducida respectivamente, se presentan alteraciones en las propiedades mecánicas de los componentes óseos de los miembros analizados, las cuales se ven reflejadas principalmente en los desplazamientos producidos en los huesos cuando se ejerce una carga en las articulaciones involucradas en un proceso de marcha regular a nivel de miembro inferior; los resultados indican que, la densidad ósea es inversamente proporcional al desplazamiento de los huesos analizados, es decir, a medida que disminuye la densidad ósea, aumenta el desplazamiento producido. Por otra parte, cuando se analizan los esfuerzos y deformaciones en los huesos involucrados (Fémur, tibia y fíbula) en el proceso de marcha en las articulaciones evaluadas (Cadera, rodilla y tobillo), se evidencia que los valores permanecen relativamente constantes sin importar los cambios en la densidad ósea, tal como se esperaba que sucediera, pues estos indicadores no deberían cambiar en sus valores por cambios en las propiedades del material de los modelos simulados.
Description: 42 páginas
URI: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/2473
Location: BIOM/0329
Appears in Collections:Ingeniería Biomédica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
SaldarriagaSebastian_2019_EfectoMicrogravedadPerdida.pdfTrabajo de grado1.9 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.