El tejido óseo juega un papel muy importante, desempeñando
diversas funciones de gran importancia para el funcionamiento correcto del
organismo. El esqueleto, además de soportar el peso del cuerpo, darle su forma
y ser la estructura sobre la que éste se mueve, actúa también como armadura
protectora de los órganos vitales.
Además de las propiedades mecánicas que lo caracterizan,
el hueso es un material vivo y como tal tiene la capacidad de responder a las
circunstancias de su entorno, pudiendo regenerarse después de una fractura o
adaptarse a las condiciones mecánicas de su entorno, tendiendo a conseguir una
estructura de alta resistencia con un mínimo material. A este proceso de adaptación
se lo conoce con el nombre de remodelación
ósea y fue postulado por Julius Wolff en el siglo XIX (Wolff [1892]). La
remodelación ósea es un fenómeno presente durante toda la vida y que tiene una gran
importancia no sólo en el proceso de reparación de fracturas, sino en multitud de
circunstancias como pueden ser, la adaptación del hueso al entorno circundante,
la correcta funcionalidad de implantes protésicos o en el proceso de
envejecimiento del hueso. Dos ejemplos particularmente importantes son la evolución de un hueso tras la colocación
de un implante protésico, que puede dar lugar a una nueva fractura por una
excesiva reabsorción ósea, y la osteoporosis, responsable de un elevado número de
fracturas entre la población de mayor edad.
Se han propuesto muchos modelos para explicar cómo el
entorno mecánico influye en la remodelación ósea, siendo el más conocido de
todos ellos la ley de Wolff. De hecho, Wolff afirma que hay una dependencia
entre la estructura del hueso y la carga que soporta. Esta teoría combinada con
el desarrollo de herramientas computacionales y con una gran cantidad de
resultados experimentales, han llevado al desarrollo de numerosos modelos
computacionales de remodelación. Estos modelos permiten predecir la
distribución de densidades en el hueso.
El proceso consistiría en partir de las imágenes médicas
del hueso, con lo que se obtiene la geometría externa del mismo (fémur, tibia,
radio, etc) (ver figura). A continuación se desarrolla el modelo de elementos
finitos y se le aplican las cargas fisiológicas asociadas a cada tipo de hueso
obteniéndose las densidades como se muestra en la figura. Si los resultados son
suficientemente buenos podemos simular a continuación el efecto que tiene a
largo plazo sobre la densidad ósea la incorporación de un implante. Incluso, se
podrían estudiar distintas prótesis y predecir a largo plazo la que mejores
resultados daría para cada paciente específico.
En consecuencia, un conocimiento más profundo del proceso
de remodelación ósea y de los factores en él implicados es fundamental para el
diseño de tratamientos que ayuden a paliar o a prevenir en la medida de lo
posible estos males, permitiendo incluso el diseño de la prótesis más adecuada
para cada paciente.
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