Análisis del riesgo de fractura del radio distal ante una caída

Abstract

[ES] La osteoporosis es una enfermedad degenerativa ósea donde el paciente muestra una disminución de la densidad de masa ósea y daño en la microestructura del tejido óseo. Dicha patología afecta sobre todo a las personas mayores, donde debido al deterioro de las características biomecánicas de los elementos óseos puede dar lugar a un aumento de la probabilidad de sufrir una fractura, normalmente, debido a una caída. Una de las estructuras óseas más vulnerable es el radio, por ello en el presente proyecto se pretende construir modelos biomecánicos de radio basados en el método de los elementos finitos para el análisis de la influencia de la osteoporosis en el riesgo de fractura distal del radio. Con el fin de alcanzar el objetivo propuesto se ha realizado la segmentación de imágenes de tomografía axial computarizada del antebrazo a través de la herramienta 3D Slicer, se han asignado las propiedades elásticas a los elementos de las mallas en función del nivel de gris de las imágenes médicas y se han modelado diferentes grados de osteoporosis mediante el programa Bonemat. Finalmente, con la aplicación de ANSYS Student se han aplicado dos cargas de compresión en el hueso para simular una caída con la muñeca extendida, donde a través de la recopilación de diversos parámetros biomecánicos y la definición de un criterio de fractura se ha determinado el riesgo de fractura de esta estructura.

[EN] Osteoporosis is a degenerative bone disease which the patient has bone mass density decrease and damage to the microstructure of the bone tissue. This pathology mainly affects older people, which due to the deterioration of the biomechanical characteristics of the bone elements it can lead to an increased probability of suffering a fracture, usually due to a fall. One of the most vulnerable bone structures is the radius, for this reason this project aims to build biomechanical models of the radius based on the finite element method to analyse the influence of the osteoporosis on the risk of distal radius fracture. In order to achieve the proposed objective, computerised axial tomography images of the forearm were segmented using the 3D Slicer tool, elastic properties were assigned to the mesh elements according to the grey level of the medical images and different degrees of osteoporosis were modelled using the Bonemat programme. Finally, using ANSYS Student, two compression loads were applied to the bone to simulate a fall with the wrist extended, where, through the collection of various biomechanical parameters and the definition of a fracture criterion, the risk of fracture of this structure was determined.

[CA] L’osteoporosi és una malaltia degenerativa òssia on el pacient mostra una disminució de la densitat de massa òssia i dany en la microestructura del teixit ossi. Aquesta patologia afecta sobretot a les persones majors, on a causa de la deterioració de les característiques biomecàniques dels elements ossis pot donar lloc a un augment de la probabilitat de patir una fractura, normalment, a causa d’una caiguda. Una de les estructures òssies més vulnerable és el radi, per això en el present projecte es pretén construir models biomecànics de radi basats en el mètode dels elements finits per a l’anàlisi de la influència de l’osteoporosi en el risc de fractura distal del radi. Amb la finalitat d’aconseguir l’objectiu proposat s’ha realitzat la segmentació d’imatges de tomografia axial computada de l’avantbraç a través de l’eina 3D Slicer, s’han assignat les propietats elàstiques als elements de les malles en funció del nivell de gris de les imatges mèdiques i s’han modelat diferents graus d’osteoporosis mitjançant el programa Bonemat. Finalment, amb l’aplicació ANSYS Student s’han aplicat dues càrregues de compressió en l’os per a simular una caiguda amb la monyica estesa, on a través de la recopilació de diversos paràmetres biomecàniques i la definició d’un criteri de fractura s’ha determinat el risc de fractura d’aquesta estructura.