{"id":113115,"date":"2018-03-11T10:40:24","date_gmt":"2018-03-11T10:40:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/multi-scale-biomechanical-study-of-transport-phenomena-in-the-intervertebral-disc\/"},"modified":"2018-03-11T10:40:24","modified_gmt":"2018-03-11T10:40:24","slug":"multi-scale-biomechanical-study-of-transport-phenomena-in-the-intervertebral-disc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/biologia-celular\/multi-scale-biomechanical-study-of-transport-phenomena-in-the-intervertebral-disc\/","title":{"rendered":"Multi-scale biomechanical study of transport phenomena in the intervertebral disc"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Andrea Malandrino <\/strong><\/h2>\n<p>La degeneraci\u00f3n del disco intervertebral (div) est\u00e1 principalmente involucrada en el dolor de espalda, una morbilidad que afecta a la calidad de vida de las personas. Los discos lumbares soportan cargas mec\u00e1nicas elevadas, y al mismo tiempo son los tejidos avasculares m\u00e1s grandes en el cuerpo: la biomec\u00e1nica por s\u00ed sola no puede desentra\u00f1ar los fen\u00f3menos complejos a escala celular, fundamentales tambi\u00e9n para la regeneraci\u00f3n del div. Este trabajo tuvo como objetivo el acoplamiento de procesos mec\u00e1nicos y de transporte dentro del div, y el desarrollo de m\u00e9todos mecanobiol\u00f3gicos por elementos finitos, para una mejor comprensi\u00f3n de los procesos degenerativos y la planificaci\u00f3n de estrategias de regeneraci\u00f3n. Dada la importancia de los movimientos de fluido dentro del los sub-tejidos de div, se investigaron los par\u00e1metros poroel\u00e1sticos (como permeabilidades y rigidez de la fase s\u00f3lida). Posteriormente, se implement\u00f3 un modelo material continuo poro-hiperel\u00e1stico (phe). Se calibraron los \u00e1ngulos de las fibras de col\u00e1geno en el anillo fibroso (af), y se incluy\u00f3 la presi\u00f3n osm\u00f3tica del n\u00facleo pulposo (np). Para la caracterizaci\u00f3n del hueso vertebral humano, se realizaron experimentos con ultrasonidos, combinados con modelizaci\u00f3n micro-poromec\u00e1nica, con el fin de estimar importantes coeficientes poroel\u00e1sticos. Se combinaron tambi\u00e9n an\u00e1lisis fluidodin\u00e1micas e im\u00e1genes microtomogr\u00e1ficas para estudiar los intercambios de fluidos en la interfaz hueso-div. El modelo phe del div lumbar, con capas vertebrales poroel\u00e1sticas, se combin\u00f3 con un modelo de transporte de tres solutos \u00c2\u00bf  ox\u00edgeno, lactato y glucosa \u00c2\u00bf relacionados para reproducir el metabolismo glicol\u00edtico del div. Se estudi\u00f3 el efecto de la deformaci\u00f3n, perdida de fluido, rigidez de la fase s\u00f3lida, permeabilidad, ph, densidad de c\u00e9lulas y presi\u00f3n osm\u00f3tica en el transporte de solutos. Adem\u00e1s, se incluy\u00f3 la muerte celular regulada por privaci\u00f3n de glucosa y acumulaci\u00f3n de lactato para explorar el efecto mec\u00e1nico sobre la viabilidad celular. Los resultados mostraron que la rigidez del af ten\u00eda el mayor papel sobre el comportamiento poroel\u00e1stico del div. La permeabilidad de la placa terminal de cart\u00edlago y la rigidez del np tambi\u00e9n fueron relevantes. El modelo phe predijo la mec\u00e1nica local del af una vez que los \u00e1ngulos de las fibras se calibraron en cuatro zonas del af. Tal calibraci\u00f3n llev\u00f3 a valores de \u00e1ngulos y a un comportamiento poromec\u00e1nico global del div comparable con los experimentos. La inclusi\u00f3n de la presi\u00f3n osm\u00f3tica en el np tambi\u00e9n llev\u00f3 a valores de tensi\u00f3n en compresi\u00f3n confinada comparables con valores medidos en tejidos de np sanos y degenerados. Para la matriz \u00f3sea, los coeficientes de rigidez axial y transversal hallados experimentalmente en el presente trabajo correspond\u00edan con relaciones densidad-elasticidad \u00c2\u00bfuniversales\u00c2\u00bf, y, combinados con aproximaciones micro-poromec\u00e1nicas llevaron a coeficientes poroel\u00e1sticos en casos l\u00edmites, drenado y no drenado. La permeabilidad de la placa terminal de las v\u00e9rtebras, calculada con fluidodin\u00e1mica mostr\u00f3 buenas correlaciones con la porosidad medida con micro-tomograf\u00eda. El acoplamiento modelo de transporte\/phe revel\u00f3 un efecto mec\u00e1nico relacionado con los cambios de volumen y la flexibilidad del div, favorecido por propiedades de div sano en lugar de degenerado. Dicho efecto se atribuy\u00f3 a las difusividades y a las distancias de difusi\u00f3n que dependen de la deformaci\u00f3n y se mostr\u00f3 que tal  efecto puede ser beneficioso para las c\u00e9lulas debido al consecuente aumento de glucosa. La densidad celular, la presi\u00f3n osm\u00f3tica y la perdida de fluido fueron los factores m\u00e1s importantes de cara al transporte de solutos. Este nuevo estudio se\u00f1ala la importancia de restaurar factores celulares y mec\u00e1nicos, tiene un gran impacto sobre los tratamientos para la regeneraci\u00f3n de tejidos y sugiere metodolog\u00edas que podr\u00edan ser implementadas en herramientas para im\u00e1genes cl\u00ednicas con el fin de mejorar la comprensi\u00f3n de la mecanobiolog\u00eda de la columna.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Multi-scale biomechanical study of transport phenomena in the intervertebral disc<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Multi-scale biomechanical study of transport phenomena in the intervertebral disc <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Andrea Malandrino <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de catalunya<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 26\/07\/2012<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Damien Lacroix<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: eugenio O\u00f1ate ib\u00e1\u00f1ez de navarra <\/li>\n<li>stephen Ferguson (vocal)<\/li>\n<li>christian Hellmich (vocal)<\/li>\n<li>mauro Alini (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Andrea Malandrino La degeneraci\u00f3n del disco intervertebral (div) est\u00e1 principalmente involucrada en el dolor de espalda, una 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