Biomecánica de la articulación de la rodilla tras lesiones ligamentosas

Abstract

La planificación preoperatoria se está consolidando en la actualidad como uno de los campos con mayores perspectivas de futuro en la bioingenieria. Para que el desarrollo de estas herramientas sea eficaz deben emplearse modelos computacionales lo más realistas posibles con el fin de reproducir fielmente el comportamiento de los tejidos involucrados. Estudios computacionales mediante técnicas como, por ejemplo, el método de los elementos finitos pueden ser herramientas útiles tanto para comprender el comportamiento de los tejidos vivos ante situaciones límite como para aportar información para el desarrollo omejora de técnicas quirúrgicas. Siguiendo esta línea, en este trabajo, empleamos un modelo tridimensional completo de la articulación de la rodilla humana para el estudio de la biomecánica de la articulación tras lesiones ligamentosas. Este modelo incluye los huesos que conforman la articulación (fémur, tibia, peroné y rótula), los meniscos, los cartílagos articulares y los ligamentos más relevantes de la articulación (LCA, LCP, LLI, LLE Y TR). Los huesos fueron modelados como sólidos rígidos, los meniscos y cartílagos articulares como sólidos elásticos lineales, mientras que los ligamentos fueron modelados como sólidos con un comportamiento hiperelástico transversalmente isótropo definido a partir de la orientación de las fibras de colágeno. Además ha sido necesario incorporar a la formulación estándar del modelo hiperelástico la pretensión inicial a la que los ligamentos, como la mayoría de los tejidos biológicos, se encuentran sometidos. Dicho modelo fue validado experimentalmente en un trabajo previo y se emplea en este trabajo para estudiar la biomecánica de la articulación ante un movimiento de flexión. También se ha estudiado la estabilidad de la articulación tras roturas en el LCA y LCP, comprobándose bajo qué circunstancias dichas roturas son críticas para la estabilidad de la articulación y qué otras estructuras actúan an caso de rotura para evitar la inestabilidad.

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