La biomecánica es una disciplina relativamente nueva que se aboca al estudio de sistemas biológicos o tecnológicos que interactúan con tejidos vivos, desde la óptica de la Mecánica. Este enfoque conduce a la formulación de modelos matemáticos que representan el comportamiento de los fenómenos estudiados. La complejidad matemática que frecuentemente poseen dichos modelos obliga a la utilización de técnicas numéricas de implementación computacional para su resolución; por ello este campo suele denominarse Biomecánica Computacional.
En particular, las líneas de investigación del grupo están orientadas particularmente hacia la Biomecánica Computacional de fluidos y en general a la de los medios continuos. Puesto que los fluidos son uno de los mayores componentes de un organismo vivo, es lógico que la biomecánica de fluidos juegue un papel preponderante en Bioingeniería, analizando y simulando los problemas de flujo asociados a los procesos biológicos.
El incremento en velocidad y capacidad de almacenamiento de las modernas computadoras, junto con nuevos avances numéricos y técnicas de programación, permiten que fenómenos fuertemente no lineales -del tipo que sólo hasta hace unos pocos años atrás eran ignorados por ser demasiado complejos- estén actualmente abiertos al análisis.
El grupo de investigación toma ventaja de estas nuevas facilidades particularmente en el área del contacto lubricado de articulaciones sinoviales, el flujo sanguíneo en arterias en condiciones patológicas, la mecánica respiratoria, los flujos sanguíneos en dispositivos de impulsión artificial y de hemofiltración, y la interacción biocompatible entre un ambiente fluido con células inmersas. La permanente formulación de modelos cada vez más realistas que incorporen la complejidad de las características físicas es una preocupación esencial del equipo de trabajo.
Los modelos se resuelven numéricamente a través de robustas técnicas computacionales basadas en el Método de Elementos Finitos y otras estrategias numéricas. Los resultados obtenidos permiten comprender el funcionamiento de distintos procesos fisiológicos, patológicos o tecnológicos, generando nuevos conocimientos y orientando nuevos desarrollos en el área de la Bioingeniería.
Líneas de investigaciónANALISIS COMPUTACIONAL DEL CONTACTO LUBRICADO EN ARTICULACIONES HUMANAS DE ALTA MOVILIDAD, como por ejemplo la cadera, el codo o la rodilla. El objetivo de estas simulaciones es el de determinar las causas que hacen que una articulación biológica funcione de manera correcta y tratar así de aplicar estos conocimientos al desarrollo de prótesis más duraderas y confiables. Los resultados han demostrado claramente que si la prótesis cumple con ciertas características constructivas, será mucho más duradera que las actuales.
ANALISIS COMPUTACIONAL DE FLUJO SANGUÍNEO EN INMEDIACIONES DE VÁLVULAS CARDÍACAS ANÓMALAS, como por ejemplo las aórticas bivalvas, donde una de las valvas no abre. Ello produce un bloqueo parcial del flujo y consecuentes peligros de hemólisis y trombogénesis. Se ha desarrollado un modelo simplificado 2D y actualmente uno 3D de flujo turbulento, que describe la afectación del flujo para varias condiciones de mal funcionamiento de una de las valvas.
ANALISIS COMPUTACIONAL DE FLUJO EN VÍAS AÉREAS PULMONARES, como los bronquios, para simular el proceso de cierre y obstrucción de estos conductos. El bloqueo se produce como consecuencia de variaciones en las propiedades físicas de las secreciones en el sistema pulmonar, y es típico en patologías como el asma bronquial. Actualmente se pretende investigar el efecto que, sobre este proceso, tienen las sustancias conocidas como bronco-dilatadores. Esto permitiría ayudar a determinar adecuadamente las dosis a suministrar.
ANALISIS COMPUTACIONAL DEL FLUJO SANGUÍNEO EN MEDIOS DE IMPULSIÓN ARTIFICIAL. Esta es una línea de trabajo reciente que se orienta a la obtención de conocimientos que permitan la superación tecnológica de los dispositivos de asistencia cardiaca, fundamentalmente implantables. Las bombas de asistencia ventricular son al momento la única solución al problema de la insuficiencia cardíaca terminal cuando no es posible el transplante del corazón, ya sea por escasés de donantes o por causas relacionadas con el propio paciente.
MODELADO TEÓRICO Y SIMULACIÓN COMPUTACIONAL DE PROCESOS DE HEMOFILTRACIÓN, como los que se producen en los riñones humanos, equipos de hemodiálisis o diálisis peritoneal. Actualmente, la cantidad de pacientes en estadío terminal de enfermedad renal supera a la cantidad de donantes de riñón disponibles; y se espera un aumento importante para las próximas décadas en la cantidad de estos pacientes. Por esta razón, el objetivo de esta línea de investigación es acrecentar los conocimientos que permitan mejorar la tecnología médica actualmente utilizada para sostener la vida de estos pacientes.
MODELOS MECANO-BIOLOGICOS DE REMODELACIÓN ÓSEA
Los resultados de todos estos trabajos han sido presentados a congresos internacionales, algunos publicados en prestigiosas revistas científicas y otros se están escribiendo para su publicación.
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