ImpactU Versión 3.11.2 Última actualización: Interfaz de Usuario: 16/10/2025 Base de Datos: 29/08/2025 Hecho en Colombia
ESTUDIO COMPUTACIONAL DE LAS MICROGRIETAS, LA APOPTOSIS Y EL ENVEJECIMIENTO EN EL REMODELAMIENTO ÓSEO – Computational study of microcracks, apoptosis and aging effects on bone remodelling
El proceso biologico de remodelamiento oseo ocurre naturalmente todos los dias como un proceso de optimizacion. El algoritmo de automatas celulares hibridos fue desarrollado para simular ese proceso funcional adaptativo en el hueso a nivel de tejido. En el algoritmo de automatas celulares hibridos, los osteocitos se representan por un automata que detecta estimulo mecanico. Esta metodologia se ha utilizado para predecir la adaptacion de hueso trabecular a los cambios en su ambiente fisico. Adicionalmente a este algoritmo se incorporaron factores a los que se encuentra sometido el hueso, como las microgrietas, apoptosis y envejecimiento celular. Para incorporar estos ultimos factores se toman estudios preliminares de otros autores donde las microgrietas se analizan con las leyes de la mecanica de fractura, asi como tambien un analisis del esfuerzo cortante en cada automata se uso para obtener la simulacion de la apoptosis, y para el envejecimiento se empleo una funcion escalonada de la variacion de la densidad promedio. En los resultados obtenidos se encuentran incrementos en la energia de deformacion y decrementos en la masa, que son consecuencia directa de la concentracion de esfuerzos. Igualmente, se observa que la estructura puede reponerse a los factores mencionados, lo que concuerda con estudios experimentales de algunos autores. Abstract—A biological process of bone remodeling happens everyday naturally like an optimization process. Hybrid cellular automaton algorithm was developed to simulate this adaptative functional process at tissue level. In the hybrid cellular automaton algorithm, osteocytes are represented by an automaton that senses the mechanical stimulus. This methodology has been used to predict trabecular bone adaptation according with changes in the physic environment. Natural factors like microcracks, apoptosis, and cell aging are incorporated to the algorithm. To incorporate these last factors, preliminary studies of other authors are taken where microcracks are analyzed by fracture mechanics laws, also shear stress analysis to get apoptosis simulation and for the ageing is used a step function of the media density variation. Results show increments in strain energy and decrements in mass that is direct consequence of the stress concentration. In the same way, is observed that the structure can recover to the effects described, that is agreed with the experimental studies of some authors.