Aplicaciones de mecanobiología computacional

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Aplicaciones de mecanobiología computacional

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Categoría: Física

Editorial: Universidad Nacional de Colombia

Universidad Nacional de Colombia

Año de Edición: 2011

2011
Los avances en los procesos de la remodelación de I órganos y tejidos se ven influenciados por múltiples factores que van desde lo biológico hasta la mecánica propia del entorno de cada sistema. Esto ha generado el desarrollo de un nuevo campo de estudio dentro de la bioingeniería, denominado ...
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Aplicaciones de mecanobiología computacional

ISBN: 9789587198577

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Aplicaciones de mecanobiología computacional

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Detalles

Los avances en los procesos de la remodelación de I órganos y tejidos se ven influenciados por múltiples factores que van desde lo biológico hasta la mecánica propia del entorno de cada sistema. Esto ha generado el desarrollo de un nuevo campo de estudio dentro de la bioingeniería, denominado mecanobiología. Esta nueva área de trabajo involucra el estudio de modelos mate­máticos y la elaboración de experimentos orientados a entender los procesos biológicos que se presentan en la génesis, consolidación y mantenimiento de órganos y tejidos, con una visión multidisciplinar. Se expone en el presente libro una revisión detallada y agradable de la evolución histórica del concepto mecanobiología, y se mencionan los avances en modelado matemático que recientemente han permitido la formulación de diversos modelos mecanobiológicos con aplicación al estudio de sistemas fisiológicos humanos. Además, se presentan los acercamientos a la mecanobiología computacional en tejidos blandos y duros, con especial énfasis en la respuesta del cartílago articular ante la aplicación de cargas externas, la biomecánica del músculo esquelético, la formación de la placa de crecimiento óseo, la regeneración ósea alrededor de un implante dental, y la formación de scaffolds utilizados en Ingeniería Tisular. En cada tema se obtienen conclusiones que demuestran las ventajas del uso de modelos matemáticos con enfoque mecanobiológico y se señalan algunas líneas de investigación de posible abordaje en trabajos futuros.
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Información adicional

Editor / MarcaUniversidad Nacional de Colombia
CiudadBogotá
FacultadEditorial Universidad Nacional de Colombia
Año de Edición2011
Número de Páginas300
Idioma(s)Español
Alto y ancho17 x 24
Peso0.5500
Tipo Productolibro
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Editor / MarcaUniversidad Nacional de Colombia
DRM
Idioma(s)Español
Tipo ProductoPDF
Tipo Archivo (ebooks)PDF
Peso (ebooks)10.14
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Lista de tablas

1 Introducción a la aparición de la biornecánica y la mecanobiología computacional

1.1 Introducción
1.2 La biomecánica computacional: una respuesta a las preguntas ortopédicas     
1.3 La mecanobiología computacional: ¿cómo se comporta el tejido ante cargas mecánicas?
1.4 Perspectivas
Referencias bibliográficas    

2 Influencia de la acumulación de cargas en el proceso del daño del cartílago articular

2.1 Introducción     
2.2 Mantenimiento del cartílago articular
2.3 Modelo matemático
2.4 Curva de límite de resistencia a la durabilidad para el cartílago articular     

2.5 Factores de corrección para la resistencia de durabilidad del cartílago articular     
2.5.1 Factor de corrección debido al índice de masa corporal (IMC)
2.5.2 Factor de corrección debido a la edad
2.5.3 Factor de corrección debido a condiciones hormonales

2.6 Fatiga por acumulación de daño en el cartílago articular     
2.7 Implementación numérica
2.8 Casos analizados    

2.9 Resultados     
2.9.1 Primera rutina: con un factor de protección fijo
2.9.2 Segunda rutina: factor protectivo
2.9.3 Tercera rutina: disciplinas deportivas

2.10 Discusión     
Referencias bibliográficas    
   
3. Modelo matemático de la migración de fibroblastos y producción de colágeno en el proceso de reparación del ligamento colateral medial

3.1 Introducción
3.2 Materiales y métodos

3.3 Modelo matemático
3.3.1 Tumefacción.
3.3.2 Liberación del factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDGF)     
3.3.3 Migración de los fibroblastos  
3.3.4 Formación de colágeno inmaduro

3.4 Implementación numérica
3.4.1 Descripción
3.4.2 Parámetros

3.5 Resultados     
3.6 Discusión     
Referencias bibliográficas

4 Modelo computacional del músculo esquelético

4.1 Introducción

4.2 Anatomía y fisiología de la unidad músculo tendón    
4.2.1 Arquitectura muscular     
4.2.2 Mecanismo excitación-contracción

4.3 Modelo constitutivo
4.3.1 Modelo unidimensional de Hill
4.3.2 Modelo constitutivo     
4.3.3 Ajuste de parámetros     

4.4 Modelos de elementos finitos aplicado al bíceps femoral

4.5 Resultados     
4.5.1 Contracción isométrica
4.5.2 Contracción concéntrica
4.6 Discusión
Referencias bibliográficas    

5 Modelo matemático de la placa de crecimiento

5.1 Introducción    

5.2 Características del modelo matemático  
5.2.1 Regulación molecular     
5.2.2 Descripción de la estructura de la placa
5.2.3 Evolución de las variables de densidad relativa lineal de condrocitos     
5.2.4 Evolución de la dirección preferencial de crecimiento     
5.2.5 Determinación del crecimiento debido a la proliferación e hipertrofia     
5.2.6 Invasión vascular y frente de osificación
5.2.7 Comportamiento mecánico de la placa de crecimiento     
5.2.8 Comparación con los modelos de Stokes y colaboradores, y Carter y Wong

5.3 Discusión y conclusiones
Referencias bibliográficas   
 
6 Modelo computacional de dos etapas del desarrollo óseo posnatal: aparición y formación del centro secundario de osificación

6.1 Introducción

6.2 Materiales y métodos
6.2.1 Proceso biológico de aparición y crecimiento del centro secundario de osificación
6.2.2 Modelo matemático

6.3 Descripción de la simulación
6.4 Resultados     
6.5 Discusión     
Referencias bibliográficas

7 Modelo matemático de la oseointegración de un implante dental

7.1 Introducción

7.2 Generalidades de la interfase hueso-implante dental
7.2.1 El hueso alveolar
7.2.2 El implante dental  
 
7.3 Oseointegración     
7.4 Mecanobiología de la interfase hueso-implante dental
7.5 Simplificaciones para el modelado matemático

7.6 Formulación matemática
7.6.1 Trombina
7.6.2 Fibrinógeno     
7.6.3 Fibrina     
7.6.4 Células osteogénicas
7.6.5 Químico osteogénico
7.6.6 Tejido granular
7.6.7 Desplazamientos de la matriz
7.6.8 Osteogénesis   
 
7.7 Implementación computacional     
7.7.1 Descripción de la simulación
7.7.2 Resultados

7.8 Discusión y conclusiones
Referencias bibliográficas

8. Matrices inyectables auto-organizadas por sistemas de reacción-difusión

8.1 Introducción
8.2 Materiales y métodos
8.2.1 Hipótesis para el diseño de un scaffold usando sistemas de reacción difusión     
8.2.2 Sistema reacción-difusión de Schnakenberg
8.2.3 Reacción de polimerización     
8.2.4 Análisis del número de onda del sistema RD
8.2.5 Solución del sistema de ecuaciones mediante el método de los elementos finitos     
8.3 Ejemplos de aplicación y resultados     
8.3.1 Simulaciones en 2D para el efecto del número de onda
8.3.2 Simulaciones en dominios bidimensionales  
8.3.3 Simulaciones en dominios tridimensionales     
8.3.4 Simulación en dominios semejantes a matrices óseas de aplicación clínica
8.4 Discusión y conclusiones
Referencias bibliográficas

Índice temático
Índice onomástico

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