Modelagem computacional do processo de regeneração de fraturas ósseas através do método dos elementos finitos

Abstract

As fraturas ósseas são injúrias de elevada ocorrência e representam, além de dor e sofrimento para o paciente, elevados custos econômicos tanto para os sistemas de saúde, quanto para o paciente, que fica impossibilitado de trabalhar durante a recuperação. O processo de regeneração da fratura óssea consiste de uma série de eventos biológicos complexos que envolvem proliferação, diferenciação, migração celular, entre outros fenômenos. Diversos estudos consideram os inúmeros fatores externos e microambientes bioquímicos e mecânicos aos quais o local da fratura está submetida, responsáveis pelos resultados do processo de regeneração. Porém, ainda não está completamente esclarecida a forma com que esses fatores modificam o processo. Desta maneira, o presente trabalho objetiva estudar computacionalmente duas teorias de diferenciação celular, comparando-as com resultados experimentais encontrados na literatura. O estudo foi realizado a partir de um modelo de elementos finitos gerado no software Abaqus, seguindo um modelo matemático usando equações diferenciais parciais. Foram obtidos resultados, para ambas as teorias de diferenciação, que mostram a evolução temporal da concentração de células tronco, células ósseas, células de cartilagem, células de cartilagem hipertrofiadas, células de tecido fibroso, vascularização e estímulo mecânico. Com essas comparações pode-se concluir que ambas as teorias se mostram coerentes com a realidade. O presente trabalho evidenciou também a importância da biomecânica e do método dos elementos finitos que possibilitam o estudo e modelagem de processos biológicos.