Resumen
El presente proyecto de investigación viene motivado por la necesidad de profundizar en el conocimiento del comportamiento mecánico
del hueso osteoporótico en la macroescala. Mejorar el pronóstico de la fractura ósea es, sin duda, un importante reto de nuestra sociedad
dado el aumento de la esperanza de vida humana con la consecuente prevalencia de patologías como la osteoporosis.
En el proyecto de investigación se analizará el comportamiento mecánico del hueso osteoporótico a nivel macroscópico considerando las
propiedades y distribución espacial de los constituyentes del tejido óseo mediante un análisis multiescala, diferenciando el hueso cortical
y el trabecular. En el modelo macroscópico, se definirán las propiedades elásticas aparentes y resistentes a partir del análisis numérico de
modelos micromecánicos detallados de la estructura ósea en los que se incluirán las propiedades mecánicas no isótropas del tejido
lamelar, obtenidas en función de la densidad mineral ósea (DMO) y el grado de porosidad tisular; variables esenciales en la
caracterización del tejido osteoporótico. Efectivamente, un aspecto clave de este proyecto será la inclusión de la porosidad a nivel de
tejido lamelar. Su cuantificación se realizará a partir del tratamiento de imagen de tejido óseo humano en la escala de interés. En el tejido
lamelar, las fibras de colágeno mineralizadas, embebidas en una matriz extrafibilar, le confieren una predominante simetría ortótropa con
el consiguiente comportamiento anisótropo bajo un estado genérico de carga multiaxial. Basándonos en fundamentos de la disciplina de
materiales compuestos estructurales, se espera una influencia significativa de la porosidad tisular en el comportamiento mecánico del
hueso en la escala macroscópica.
Asimismo, en este proyecto se implementarán técnicas de iniciación y evolución del daño para el tejido lamelar no isótropo que permitan
reproducir la presencia de zonas de daño difuso (múltiples grietas) y su evolución. Los resultados obtenidos en los modelos numéricos
micromecánicos serán validados mediante ensayos mecánicos, de manera que sirvan para definir un criterio de fallo en la escala
macroscópica compatible con la evidencia experimental.
Finalmente, se evaluará el riesgo de fractura ósea sobre un modelo numérico de la extremidad proximal del fémur humano osteoporótico
(hueso macroscópico) considerando diferentes estados de cargas y condiciones de contorno. Los resultados se analizarán junto con la
experiencia clínica que aportarán los Médicos del equipo de investigación.
