Estudio teórico experimental comparativo de los distintos modelos mecánicos de tejidos biológicos blandos empleados por software de elementos finitos

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Grado se va a centrar en el estudio comparativo de los diferentes modelos teóricos de diversos materiales en tejido blando con la utilización de un software libre de elementos finitos, conocido como FEBio. Para ello se implementaron nuevos materiales en el software utilizado con el fin de encontrar una similitud más aproximada a los comportamientos reales del tejido in vivo. Los materiales hiperelásticos implementados fueron NeoHooken, Mooney Rivlin y Demiray. Tras la mejora de estos materiales mediante la codificación y creación de los plugins en Visual Studio, se realizaron diversas simulaciones con ellos. Primeramente, en un modelo simple como es el caso de un cubo, y posteriormente en un modelo biológico real in vivo como es el hígado obtenido a partir de imágenes del tórax mediante TAC empleando un software comercial, Simpleware, especializado en segmentación y mallado. Para la conversión de los archivos de mallado con el software FEBio utilizado para las posteriores simulaciones, se requirió la ayuda de Matlab. Para finalizar este estudio, se realizó una comparación de los resultados obtenidos para cada uno de los materiales estudiados en los modelos diseñados, con el fin de obtener cual sería el material implementado más adecuado para cada sólido simulado.

[EN] The present Final Degree Project will focus on the comparative study of the different theoretical models of different materials of soft tissue using afree software of finite elements, known as FEBio. For this reason, new materials were implemented in the software used in order to find an approximation similar to the behavior of the tissue in vivo. The hyperelastic materials implemented were NeoHooken, Mooney Rivlin and Demiray. After the improvement of these materials through the coding and creation of the plugins in Visual Studio, several simulations were performed with them. Firstly, in a simple model such as a cube, and later in a real biological model in vivo such as the liver obtained from abdominal CT images using a commercial software, Simpleware, specialized in segmentation and meshing. For the conversion of the mesh files to FEBio file was used Matlab. To conclude this study, a comparison of the different materials was made for each designed models, in order to achieve what material is the most suitable for each simulated model.