Evaluación basada en el método del gradiente de las propiedades elásticas de tejidos humanos in vivo

• Autores: Enrique Nadal, María José Rupérez, Sandra Martínez Sanchis, Carlos Monserrat Aranda , Manuel Tur Valiente , Francisco Javier Fuenmayor Fernández
• Localización: Revista UIS Ingenierías, ISSN-e 2145-8456, ISSN 1657-4583, Vol. 16, Nº. 1, 2017 (Ejemplar dedicado a: Revista UIS Ingenierías), págs. 15-22
• Idioma: español
• DOI: 10.18273/revuin.v16n1-2017002
• Títulos paralelos:
  • Evaluation based on the gradient method of the elastic properties of human tissues in vivo
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    En la actualidad la simulación numérica del comportamiento mecánico de tejidos humanos en el campo de la medicina es un ámbito de estudio que ha despertado gran interés en la comunidad científica. El estudio del comportamiento de dichos tejidos conlleva una gran dificultad, en parte, atribuida al hecho de que el comportamiento de dichos tejidos cambia de paciente a paciente y en numerosas ocasiones no es posible realizar experimentos directos sobre el tejido para determinar sus propiedades elásticas. Para tal fin, en el presente trabajo se propone un método para hallar dichas propiedades asumiendo un modelo constitutivo de Mooney-Rivlin. Dicho método se basa en la información propor- cionada por imágenes médicas en dos situaciones de deformación del órgano y, mediante un proceso de optimización basado en el gradiente se obtienen, con precisión, las propiedades elásticas del modelo constitutivo. Los experimentos numéricos realizados demuestran la validez del método para el ejemplo utilizado.

  • English

    At present, the numerical simulation of the mechanical behavior of human tissues in the field of medicine is a field of study that has aroused great interest in the scientific community. The study of the behavior of these tissues entails a great difficulty, partly attributed to the fact that the behavior of these tissues changes from patient to patient and in many occasions it is not possible to perform direct experiments on the tissue to determine its elastic properties. For this purpose, the present work proposes a method to find these properties assuming a constitutive model of Mooney-Rivlin. This method is based on the information provided by medical images in two situations of organ deformation and, through a process of optimization based on the gradient, the elastic properties of the constitutive model are obtained with precision. The numerical experiments performed demonstrate the validity of the method for the example used.

• Referencias bibliográficas
  • Citas K. K. Brock, S. J. Hollister, L. A. Dawson, and J. M. Balter. “Technical note: creating a four-dimensional model
  • of the liver using finite element analysis.” Medical physics,
  • vol. 29, no. 7, pp. 1403–5, jul 2002. [Online]. Available:
  • http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12148719
  • B. D. de Senneville, M. Ries, G. Maclair, and C. Moonen, “MR-guided thermotherapy of abdominal organs using a robust PCA-based motion descriptor.”...
  • A. Mena, D. Bel, I. Alfaro, D. González, E. Cueto, and F. Chinesta, “Towards a pancreatic surgery simulator based on model order reduction,”...
  • E. Cueto and F. Chinesta, “Real time simulation for computational
  • surgery: a review,” Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences, vol. 1, no. 1, p. 11, 2014. [Online]. Available: http://amses-journal.springeropen.com/articles/10.1186/2213-7467-1-11
  • S. Niroomandi, D. González, I. Alfaro, F. Bordeu, A. Leygue, E. Cueto, and F. Chinesta, “Real-time simulation of biological soft tissues:...
  • S. Niroomandi, I. Alfaro, D. González, E. Cueto, and F. Chinesta, “Model order reduction in hyperelasticity: a proper generalized decomposition...
  • F. M. Martínez, “Determining the Biomechanical Behaviour of the Liver using Medical Image Analysis and Evolutionary Computation,” Ph.D. dissertation,...
  • J. Snyman, Practical Mathematical Optimization, ser. Applied Optimization. New York: Springer-Verlag, 2005, vol. 97. [Online]. Available:...
  • S. Niroomandi, D. Gonzalez, I. Alfaro, F. Bordeu, A. Leygue, E. Cueto, and F. Chinesta, “Real-time simulation of biological soft tissues:...
  • A. Myronenko and X. Song, “Point Set Registration: Coherent Point Drift,” IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,...
  • S. Hartmann, “Parameter estimation of hyperelasticity relations of generalized polynomial-type with constraint conditions,” International...