Método predice la rigidez de los huesos regenerados

Imagen procedente de TAC donde a partir de diferentes tonos es posible comparar los diferentes estados de rigidez el hueso. / F. Descubre

Un equipo formado por investigadores de  la Universidad de Huelva y la Universidad de Sevilla ha desarrollado un procedimiento que analiza la recuperación de roturas óseas para conocer mejor las características del nuevo tejido que se forma. El estudio, que compara por primera vez varias técnicas existentes, permite adelantar la dureza y porosidad necesaria de la renovación ósea tras una cirugía.

 

Fundación Descubre

Investigadores del Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica, Energética y de la Construcción, de la Universidad de Huelva, de la Universidad de Sevilla y del Hospital Universitario Virgen del Rocío de Sevilla, han desarrollado un método que predice la rigidez de los huesos regenerados tras una fractura. El sistema combina por primera vez varias técnicas existentes sobre la misma muestra y así conoce las características del nuevo tejido para precisar cuándo está recuperado.

El estudio se ha aplicado al proceso llamado distracción osteogénica, un procedimiento de regeneración ósea

Concretamente, el estudio se ha aplicado al proceso llamado distracción osteogénica, un procedimiento de regeneración ósea en el que se utiliza un elemento denominado distractor que separa progresivamente los segmentos de un hueso fracturado y estabiliza inicialmente el hueso. Este mecanismo ejerce unas fuerzas sobre el llamado callo de fractura, el nuevo tejido que va formándose para conectar los extremos de la lesión y se utiliza en cirugía habitualmente para corregir defectos. El trabajo trata de monitorizar las propiedades mecánicas que adquiere el nuevo hueso y en cuánto tiempo alcanza dicha rigidez necesaria.

Juan Mora Macías y Esther Reina Romo, dos de los investigadores que han desarrollado el estudio. / F. Descubre

Según indica el investigador de la Universidad de Huelva Juan Mora, uno de los autores del artículo a la Fundación Descubre: “A partir de este proceso hemos aplicado la ingeniería para saber cómo crece ese tejido óseo, lo cual depende de un estímulo mecánico y de una serie de cargas que hacen que el nuevo tejido óseo crezca”.

Los científicos han realizado una comparación de diferentes métodos para asignar las propiedades mecánicas y así tener un modelo predictivo de la rigidez

Para ello, los científicos han realizado una comparación de diferentes métodos para asignar las propiedades mecánicas y así tener un modelo predictivo de la rigidez que adquiere el nuevo hueso. Por un lado, a través de la Tomografía Axial Computarizada (TAC), la observación del nivel de gris que aparece en la imagen, se ha asociado a diversas propiedades que tiene el material. Otro método está basado en pruebas de laboratorio de los callos formados a través de técnicas nanométricas.

El estudio titulado ‘Comparison of methods for assigning the material properties of the distraction callus in computational models’, publicado en la revista International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering,  realiza la combinación de métodos que supone un perfeccionamiento de la predicción, teniendo en cuenta principalmente los dos primeros métodos utilizados, ya que los resultados relativos a la rigidez eran parecidos.

 

Los huesos se regeneran

La osteogénesis es el proceso por el cual los huesos se regeneran y no sólo tras una fractura, sino que, a lo largo de su existencia, los tejidos óseos se van deteriorando y este proceso natural facilita la renovación del mismo mediante la regeneración de nuevas células. La correcta alimentación o la actividad física facilitan esta renovación constante, es lo que se conoce como remodelación ósea.

Recreación computacional del estado de regeneración óseo. / F. Descubre

El siguiente paso tras este estudio es hacer un modelo computacional para predecir la rigidez en distracción osteogénica y que simule el proceso según las propiedades mecánicas que se han calculado en este experimento.

En este momento, los científicos también trabajan en otras aplicaciones como la ingeniería de tejidos para corregir defectos, que consiste en la colocación de una especie de malla que da rigidez y rellena el defecto y sirve para que las células colonicen ese material polimérico.

El estudio está financiado por proyectos de I+D del Ministerio de Economía y Empresa  y cuenta con la colaboración de otras entidades como el Hospital Universitario Virgen del Rocío.

Referencia bibliográfica: 
Mora-Macías J, Giráldez-Sánchez MÁ, López M, Domínguez J, Reina-Romo E. Comparison of methods for assigning the material properties of the distraction callus in computational models. International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering. 35(1):e3227. 2019

Doi: https://doi.org/10.1002/cnm.3227

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