Modelos constitutivos hiperelásticos del tejido arterial y su valoración para considerar el descontrol metabólico / Hyperelastic constitutive models of arterial tissue and its assessment to consider metabolic uncontrol

Introducción: Las arterias elásticas se caracterizan por un comportamiento hiperelástico anisotrópico, no lineal y cuasi -incompresible, el cual depende de la contribución y distribución de los principales constituyentes. Su evaluación a través de modelos constitutivos junto con enfoques numéricos apropiados puede contribuir potencialmente al estudio de enfermedades como la aterosclerosis, así como al modelado de las intervenciones quirúrgicas o traumas por accidente. Objetivo: Valorar los modelos constitutivos que caracterizan el comportamiento biomecánico de la pared arterial para la identificación del potencial adecuado que permita la correlación de parámetros bioquímicos y mecánicos, en condiciones de daño. Métodos: Se realizó una revisión bibliográfica entre los años 2010-2016 en las bases de datos: Medline, Cochrane Library, Lilacs, así como en el meta-buscador Google. Se consultaron estudios de cohorte, prospectivos, retrospectivos, clínicos, epidemiológicos, revisiones bibliográficas y ensayos clínicos. Resultados: El modelo constitutivo anisotrópico de dos familias de fibras resulta apropiado para obtener nuevas relaciones constitutivas, que aporten más información sobre las propiedades mecánicas de las arterias bajo la influencia del descontrol metabólico generado por la acción de la diabetes mellitus, en los estadios tempranos de la aterosclerosis. Conclusiones: Los cambios en la estructura, composición y propiedades mecánicas que sufre la pared arterial, debido al descontrol metabólico, permite aseverar que la formulación de un modelo adecuado para representar esta realidad es una etapa crucial en la obtención de nuevas relaciones constitutivas, que contribuyan a una solución satisfactoria en el diagnóstico clínico no invasivo de las enfermedades vasculares(AU)

Introduction: The elastic arteries are characterized by a hyper-elastic, anisotropic, non-linear and quasi-incomprehensible behaviour, which depends on the contribution and distribution of the main constituents. Its evaluation through constitutive models together with appropriate numerical approaches can potentially contribute to the study of pathologies such as atherosclerosis, as well as to the modelling of surgical interventions or traumas by accident. Objective: To assess the constitutive models that characterize the biomechanical behavior of the arterial wall for the identification of the adequate potential that allows the correlation of biochemical and mechanical parameters in damage conditions. Methods: A bibliographic review was conducted from 2010 to 2016 in databases such as: Medline, Cochrane Library, Lilacs, as well as in the metasearch engine Google. There were consulted cohort, prospective, retrospective, clinical, epidemiological studies, bibliographic reviews and clinical trials. Results: The constitutive anisotropic model of two families of fibers is appropriate to obtain new constitutive relations, which provide of more information about the mechanical properties of the arteries under the influence of the metabolic decontrol generated by the action of diabetes mellitus, in the early stages of atherosclerosis. Conclusions: The changes in the structure, composition and mechanical properties of the arterial wall as a consequence of the metabolic decontrol allows to assert that the formulation of a suitable model to represent this reality is a crucial stage in obtaining new constitutive relations that contribute to a satisfactory solution in the non-invasive clinical diagnosis of vascular diseases(AU)

El tejido blando arterial y la correlación de parámetros biomecánicos con aspectos clínicos / Arterial soft tissue and the correlation between biomechanical parameters and clinical aspects

INTRODUCCIÓN: las enfermedades cerebro-vasculares son frecuente en la actualidad, son las principales causas de muerte en Cuba, y en el mundo, debido a que conlleva al desarrollo de enfermedades isquémicas del corazón. Las alteraciones biomecánicas de la pared arterial constituyen manifestaciones precoces de la enfermedad aterosclerótica. OBJETIVO: fundamentar la relación existente entre los parámetros biomecánicos del tejido blando arterial y los factores de riesgo de la aterosclerosis. MÉTODOS: se emplea la modelación biomecánica para estudiar el comportamiento de la pared vascular ante la acción de múltiples factores de riesgo. RESULTADOS: las tensiones tangenciales y circunferenciales en el tejido arterial se relacionan con las zonas de formación y ruptura de la placa de ateroma. La presencia de estenosis en la trayectoria de un fluido, provoca importantes cambios en la presión arterial y en las tensiones tangenciales, estimula poca resistencia a las tensiones circunferenciales. CONCLUSIONES: el comportamiento mecánico de la pared arterial y su nexo con los factores de riesgo muestran la complejidad de los procesos que en ella ocurren, tanto en condiciones fisiológicas como patológicas. Su caracterización provee una herramienta que posibilita la integración de estudios médicos e ingenieriles, sobre todo en las zonas de gran curvatura o bifurcaciones de las arterias.

INTRODUCTION: cerebrovascular diseases are common conditions. They are the main cause of death both in Cuba and worldwide, since they lead to the development of ischemic heart diseases. Biomechanical alterations of the arterial wall are early manifestations of atherosclerotic heart disease. OBJECTIVE: substantiate the relationship between biomechanical parameters of arterial soft tissue and risk factors for atherosclerosis. METHODS: biomechanical modeling was used to study the behavior of the vascular wall under the action of multiple risk factors. RESULTS: tangential and circumferential tensions on arterial tissue are related to areas of atheroma plaque formation and rupture. The presence of stenosis along the route of a fluid leads to important changes in both arterial pressure and tangential tensions, and encourages little resistance to circumferential tensions. CONCLUSIONS: mechanical behavior of the arterial wall and its relationship to risk factors reveal the complexity of the processes occurring therein in both physiological and pathological conditions. Its characterization constitutes a tool for the integration of medical and engineering studies, mainly about areas of great artery curvature or bifurcation.

El tejido blando arterial y la correlación de parámetros biomecánicos con aspectos clínicos / Arterial soft tissue and the correlation between biomechanical parameters and clinical aspects

Introducción: las enfermedades cerebro-vasculares son frecuente en la actualidad, son las principales causas de muerte en Cuba, y en el mundo, debido a que conlleva al desarrollo de enfermedades isquémicas del corazón. Las alteraciones biomecánicas de la pared arterial constituyen manifestaciones precoces de la enfermedad aterosclerótica. Objetivo: fundamentar la relación existente entre los parámetros biomecánicos del tejido blando arterial y los factores de riesgo de la aterosclerosis. Métodos: se emplea la modelación biomecánica para estudiar el comportamiento de la pared vascular ante la acción de múltiples factores de riesgo. Resultados: las tensiones tangenciales y circunferenciales en el tejido arterial se relacionan con las zonas de formación y ruptura de la placa de ateroma. La presencia de estenosis en la trayectoria de un fluido, provoca importantes cambios en la presión arterial y en las tensiones tangenciales, estimula poca resistencia a las tensiones circunferenciales. Conclusiones: el comportamiento mecánico de la pared arterial y su nexo con los factores de riesgo muestran la complejidad de los procesos que en ella ocurren, tanto en condiciones fisiológicas como patológicas. Su caracterización provee una herramienta que posibilita la integración de estudios médicos e ingenieriles, sobre todo en las zonas de gran curvatura o bifurcaciones de las arterias(AU)

Introduction: cerebrovascular diseases are common conditions. They are the main cause of death both in Cuba and worldwide, since they lead to the development of ischemic heart diseases. Biomechanical alterations of the arterial wall are early manifestations of atherosclerotic heart disease. Objective: substantiate the relationship between biomechanical parameters of arterial soft tissue and risk factors for atherosclerosis. Methods: biomechanical modeling was used to study the behavior of the vascular wall under the action of multiple risk factors. Results: tangential and circumferential tensions on arterial tissue are related to areas of atheroma plaque formation and rupture. The presence of stenosis along the route of a fluid leads to important changes in both arterial pressure and tangential tensions, and encourages little resistance to circumferential tensions. Conclusions: mechanical behavior of the arterial wall and its relationship to risk factors reveal the complexity of the processes occurring therein in both physiological and pathological conditions. Its characterization constitutes a tool for the integration of medical and engineering studies, mainly about areas of great artery curvature or bifurcation(AU)

Aplicación de los modelos mecanobiológicos en los procesos de regeneración ósea / Application of mechano-biological models in bone regeneration process

Los modelos computacionales constituyen una herramienta necesaria en las investigaciones científicas. En este trabajo se muestra la utilización de las nuevas tecnologías, a través del Método de los Elementos Finitos en la implementación de los modelos mecanobiológicos usados en ortopedia. Se exponen los principales modelos mecano-reguladores que aparecen en la bibliografía y se ejemplifican las ventajas que proporcionan las técnicas de modelación en el pronóstico de la formación de nuevo tejido óseo, como respuesta biológica del organismo debido a la aplicación de cargas externas(AU)

Computational models are a necessary tool in scientific researches. This paper deals with the use of new technologies, by using the Finite Element Method for the implementation of mechano-biological models used in orthopedic. Also the main mechano-regulator models are shown in this article, which are described in literature. On the other hand, the advantages provided by the modeling techniques during the prognosis of the new tissue formation, as a response of the organism to the application of external loads are stated by these authors(AU)

Les modèles informatisées constituent un outil nécessaire dans les recherches scientifiques. Dans ce travail, on montre lusage des nouvelles technologies, telle que la méthode des Éléments finis, dans la mise en application des modèles biomécaniques utilisés en orthopédie. On fait une révision des modèles mécano-régulateurs principaux apparus dans la littérature, et on met des exemples des bénéfices obtenus par les techniques de modélisation dans le pronostic de formation du nouveau tissu osseux comme réponse biologique du corps aux charges externes(AU)

Aplicación de los modelos mecanobiológicos en los procesos de regeneración ósea / Application of mechano-biological models in bone regeneration process / Mise en application des modèles biomécaniques dans les processus de régénération osseuse

Los modelos computacionales constituyen una herramienta necesaria en las investigaciones científicas. En este trabajo se muestra la utilización de las nuevas tecnologías, a través del Método de los Elementos Finitos en la implementación de los modelos mecanobiológicos usados en ortopedia. Se exponen los principales modelos mecano-reguladores que aparecen en la bibliografía y se ejemplifican las ventajas que proporcionan las técnicas de modelación en el pronóstico de la formación de nuevo tejido óseo, como respuesta biológica del organismo debido a la aplicación de cargas externas.

Computational models are a necessary tool in scientific researches. This paper deals with the use of new technologies, by using the Finite Element Method for the implementation of mechano-biological models used in orthopedic. Also the main mechano-regulator models are shown in this article, which are described in literature. On the other hand, the advantages provided by the modeling techniques during the prognosis of the new tissue formation, as a response of the organism to the application of external loads are stated by these authors.

Les modèles informatisées constituent un outil nécessaire dans les recherches scientifiques. Dans ce travail, on montre l’usage des nouvelles technologies, telle que la méthode des Éléments finis, dans la mise en application des modèles biomécaniques utilisés en orthopédie. On fait une révision des modèles mécano-régulateurs principaux apparus dans la littérature, et on met des exemples des bénéfices obtenus par les techniques de modélisation dans le pronostic de formation du nouveau tissu osseux comme réponse biologique du corps aux charges externes.

Generación de imágenes tridimensionales: integración de tomografía computarizada y método de los elementos finitos / 3D imaging: integration of computerized tomography and the finite element method

Se trata la posibilidad de utilización de las nuevas tecnologías y en especial la Tomografía Axial Computarizada (CT) utilizando como herramienta modeladora el Método de los Elementos Finitos (MEF) para la generación de volúmenes 3D que puedan ser empleados en la obtención de modelos mecano-biológicos aplicables a afecciones ortopédicas(AU)

This work deals about the possibility of using new technologies and especially the Computed Tomography (CT) using shaper tool as the Finite Element Method (FEM) to generate 3D volumes that can be employed in obtaining it mechanical-biological models applicable to orthopedic conditions(AU)

Generación de imágenes tridimensionales: integración de tomografía computarizada y método de los elementos finitos / 3D imaging: integration of computerized tomography and the finite element method

Se trata la posibilidad de utilización de las nuevas tecnologías y en especial la Tomografía Axial Computarizada (CT) utilizando como herramienta modeladora el Método de los Elementos Finitos (MEF) para la generación de volúmenes 3D que puedan ser empleados en la obtención de modelos mecano-biológicos aplicables a afecciones ortopédicas.

This work deals about the possibility of using new technologies and especially the Computed Tomography (CT) using shaper tool as the Finite Element Method (FEM) to generate 3D volumes that can be employed in obtaining it mechanical-biological models applicable to orthopedic conditions.