Simulación numérica de la respuesta mecánica de tejidos biológicos
En el ´ambito de la medicina moderna, los simuladores cl´ınicos son herramientas fundamentales que proporcionan un entrenamiento seguro, controlado y repetible. Estos simuladores mejoran significativamente las habilidades y t´ecnicas cl´ınicas de los estudiantes y profesionales de la salud, permi...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2023
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1224/1/1Fermin.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En el ´ambito de la medicina moderna, los simuladores cl´ınicos son herramientas
fundamentales que proporcionan un entrenamiento seguro, controlado y repetible. Estos
simuladores mejoran significativamente las habilidades y t´ecnicas cl´ınicas de los
estudiantes y profesionales de la salud, permiti´endoles adquirir competencias necesarias
antes de enfrentarse a pacientes reales. Es por esto que existe un inter´es constante
en mejorar continuamente los simuladores, con el objetivo de lograr una experiencia
m´as cercana a la realidad. El avance de las tecnolog´ıas como la realidad virtual, realidad
aumentada y el uso de GPUs ha permitido desarrollar elementos que brindan una
inmersi´on completa al usuario. Esto incluye gr´aficos de alta calidad, sonido envolvente,
retroalimentaci´on h´aptica y modelos f´ısicos que simulan de manera realista el comportamiento
de los tejidos org´anicos. Estos modelos f´ısicos permiten simular propiedades
mec´anicas, deformaciones, interacciones y caracter´ısticas espec´ıficas de los materiales
simulados, como rigidez, densidad, fragilidad, entre otras. En este contexto, este trabajo
se enfoca en investigar m´etodos de simulaci´on que permitan obtener respuestas en
tiempo real y simular el comportamiento de materiales de tejidos org´anicos. Se aborda
el estudio y aplicaci´on de un m´etodo de simulaci´on indirecto basado en la posici´on de
los objetos, que resuelve modelos f´ısicos en entornos virtuales en tiempo real. Espec´ıficamente,
se examina la aplicaci´on de este enfoque indirecto para evaluar la interacci´on
del usuario con modelos de comportamiento mec´anico hiperel´astico que simulan tejidos
org´anicos, utilizando diferentes modelos matem´aticos como Saint-Venant-Kirchhoff,
Neo-Hookean y Mooney-Rivlin, aplicados a mallas no estructuradas con discretizaci´on
de elementos tetra´edricos. El rendimiento obtenido por este m´etodo depende de las
iteraciones y restricciones simuladas. Se lograron respuestas con una frecuencia de 300
Hz utilizando 3,000 elementos tetra´edricos. Se realizaron comparaciones de tiempos de
respuesta y precisi´on num´erica con simulaciones utilizando el m´etodo de los elementos
finitos. Finalmente, se implement´o una aplicaci´on que permite interactuar en tiempo
real con tejidos deformables, como el h´ıgado, la ves´ıcula biliar o una geometr´ıa c´ubica,
utilizando diferentes modelos de deformaci´on (Saint-Venant-Kirchhoff, Neo-Hookean,
Mooney-Rivlin). |
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