Modelado numérico del comportamiento del tejido músculo-esquelético

ResumenEn este trabajo se muestra un modelo computacional tridimensional para la simulación del comportamiento mecánico de la unidad músculo tendón (UMT). El modelo ha sido formulado a través de una función densidad energía de deformación para materiales hiperelásticos que incorpora tanto el comportamiento pasivo de los tejidos conectivos como el activo, considerando para ambos casos direcciones de comportamiento preferencial no necesariamente coincidentes en el espacio. Las tensiones iniciales, presentes habitualmente en tejidos blandos, han sido implementadas mediante la definición de un gradiente de deformación para llevar a cabo la simulación de la UMT. El modelo se ha particularizado para un modelo de experimentación animal. La geometría utilizada se corresponde con la del músculo tibial anterior de rata reconstruido a partir de imagen médica procedente de resonancia magnética obtenida «in-vivo». También se estudia el efecto que sobre el comportamiento pasivo ejerce la fascia ajustando un modelo de comportamiento hiperelástico para la misma a partir de ensayos experimentales.

This paper presents a three dimensional computational model to simulate the mechanical behavior of the muscle-tendon unit (MTU). The model has been formulated through a strain energy density function for hyperelastic materials incorporating both the passive and active behavior of the connective tissues, and taking into account preferential directions for both behaviours, not necessarily coincident. The initial stresses, usually present in soft tissues, have been considered when performing the MTU simulation. The geometry used corresponds to the rat tibialis anterior muscle reconstructed from «in-vivo» magnetic resonance images. This paper also studies the effect of the fascia on the MTU passive behaviour and the setting of a hyperelastic model for this tissue by means of experimental tests.