El Ser Emprendedor: modelo para desarrollar comportamiento ...
Análisis de sensibilidad de un modelo de comportamiento ...
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Analisis de sensibilidad de un modelo
de comportamiento biomecanico del
torax durante una reanimacion
cardiopulmonar
Juan Miguel Tiscar Cervera
Universitat Oberta de Catalunya (UOC)Universitat Rovira i Virgili (URV)
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Trabajo Fin deMaster
Juan MiguelTiscar Cervera
Introduccion
Objetivos
Simulacion de unaRCP
Estructura Toracica
Propiedades mecanicas
Tejido cortical
Tejido trabecular
Tejido cartilaginoso
Condiciones de lasimulacion
Analisis desensibilidad
Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Indice
1 Introduccion
2 Objetivos
3 Simulacion de una RCPEstructura ToracicaPropiedades mecanicas
Tejido corticalTejido trabecularTejido cartilaginoso
Condiciones de la simulacion
4 Analisis de sensibilidadPlanteamientoResultados
5 Conclusiones
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Resultados
Conclusiones
Indice
1 Introduccion
2 Objetivos
3 Simulacion de una RCPEstructura ToracicaPropiedades mecanicas
Tejido corticalTejido trabecularTejido cartilaginoso
Condiciones de la simulacion
4 Analisis de sensibilidadPlanteamientoResultados
5 Conclusiones
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Tejido cartilaginoso
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Planteamiento
Resultados
Conclusiones
La RCP
La reanimacion cardiopulmonar (RCP) es una tecnica quepermite salvar vidas durante emergencias, tales como unataque cardıaco o un cuasiahogamiento, cuando se detie-nen los latidos del corazon o la respiracion de una persona.
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Resultados
Conclusiones
La tecnica en una RCP
La tecnica viene especificada por la guıa de la AsociacionAmericana del Corazon (AHA)
Pasos:• compresiones toracicas (C)
• vıas respiratorias (A)
• respiracion (B)
• En adultos se debedesplazar el esternon entre5-6 cm.
• En bebes se debe desplazarel esternon entre 1/3 y 1/2de su profundidad.
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Conclusiones
La tecnica en una RCP
La tecnica viene especificada por la guıa de la AsociacionAmericana del Corazon (AHA)
Pasos:• compresiones toracicas (C)
• vıas respiratorias (A)
• respiracion (B)
• En adultos se debedesplazar el esternon entre5-6 cm.
• En bebes se debe desplazarel esternon entre 1/3 y 1/2de su profundidad.
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Conclusiones
La tecnica en una RCP
La tecnica viene especificada por la guıa de la AsociacionAmericana del Corazon (AHA)
Pasos:• compresiones toracicas (C)
• vıas respiratorias (A)
• respiracion (B)
• En adultos se debedesplazar el esternon entre5-6 cm.
• En bebes se debe desplazarel esternon entre 1/3 y 1/2de su profundidad.
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Resultados
Conclusiones
La tecnica en una RCP
La tecnica viene especificada por la guıa de la AsociacionAmericana del Corazon (AHA)
Pasos:• compresiones toracicas (C)
• vıas respiratorias (A)
• respiracion (B)
• En adultos se debedesplazar el esternon entre5-6 cm.
• En bebes se debe desplazarel esternon entre 1/3 y 1/2de su profundidad.
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Resultados
Conclusiones
Problemas asociados• La supervivencia de una parada extrahospitalaria no
supera el 10 %.
• El gasto cardıaco depende de las propiedades de lacaja toracica y de la estructura circundante.
• Las RCP tienen asociadas un alto porcentaje decostillas fracturadas.
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Conclusiones
Problemas asociados• La supervivencia de una parada extrahospitalaria no
supera el 10 %.
• El gasto cardıaco depende de las propiedades de lacaja toracica y de la estructura circundante.
• Las RCP tienen asociadas un alto porcentaje decostillas fracturadas.
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Conclusiones
Problemas asociados• La supervivencia de una parada extrahospitalaria no
supera el 10 %.
• El gasto cardıaco depende de las propiedades de lacaja toracica y de la estructura circundante.
• Las RCP tienen asociadas un alto porcentaje decostillas fracturadas.
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Resultados
Conclusiones
Problemas asociados• La supervivencia de una parada extrahospitalaria no
supera el 10 %.
• El gasto cardıaco depende de las propiedades de lacaja toracica y de la estructura circundante.
• Las RCP tienen asociadas un alto porcentaje decostillas fracturadas.
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Resultados
Conclusiones
Otras cuestiones
• Edad.
• Enfermedades oseas.
• ...
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Indice
1 Introduccion
2 Objetivos
3 Simulacion de una RCPEstructura ToracicaPropiedades mecanicas
Tejido corticalTejido trabecularTejido cartilaginoso
Condiciones de la simulacion
4 Analisis de sensibilidadPlanteamientoResultados
5 Conclusiones
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Conclusiones
Objetivos
• Simular una RCP mediante un modelo biomecanicode Elementos Finitos.
• Determinar el modelo constitutivo mas apropiadopara los tejidos oseos involucrados.
• Investigar la influencia de las propiedades mecanicasde los tejidos oseos en la realizacion de una RCP.
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Conclusiones
Indice
1 Introduccion
2 Objetivos
3 Simulacion de una RCPEstructura ToracicaPropiedades mecanicas
Tejido corticalTejido trabecularTejido cartilaginoso
Condiciones de la simulacion
4 Analisis de sensibilidadPlanteamientoResultados
5 Conclusiones
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Resultados
Conclusiones
Estructura Toracica• 3.15 millones de elementos
• 37 cm (alto) × 27 cm (ancho) × 20 cm (profundo)
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Resultados
Conclusiones
Propiedades mecanicas.
Tejido cortical
Parametros del modelo Valor
Modulo de Young, E (MPa) 9000-15000Coeficiente de Poisson, ν 0.3Lımite elastico, σY (MPa) 64.1-1150Modulo de endurecimiento por compresion, Et (MPa) 1150-3900Desplazamiento maximo previo rotura, εut ( %) 2.4-3.0Densidad aparente, ρap (kg/m3) 1700-2100
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Propiedades mecanicas
Tejido cortical
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Analisis desensibilidad
Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Propiedades mecanicas.
Tejido trabecular
Parametros del modelo Valor
Modulo de Young, E (MPa) 40-13000Coeficiente de Poisson, ν 0.32-0.45Lımite elastico, σY (MPa) 2-9Modulo de endurecimiento por compresion, Et (MPa) 1Desplazamiento maximo previo rotura, εut ( %) sin datosDensidad aparente, ρap (kg/m3) 862-2200
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Conclusiones
Propiedades mecanicas.
Tejido cartilaginoso
Parametros del modelo Valor
Modulo de Young, E (MPa) 7.1-50Coeficiente de Poisson, ν 0.3Densidad aparente, ρap (kg/m3) 1000-1500
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Conclusiones
Condiciones de la simulacion
Software Code Aster 13.8
Modelo de simulacion 3D
Tipos de materialesCortical: elastoplastico
Trabecular: elastoplasticoCartılago: elastico
Elementosdel mallado
TetraedrosInterpolacion lineal
Condicionesde contorno
Zona de presion: 450 NVertebras: ∆X = 0, ∆Y = 0, ∆Z = 0
Modelo de deformacion Grandes deformaciones
SolverMultifrontal con factorizacion
Paralelizado con 8 hilos simultaneos de ejecucion
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Indice
1 Introduccion
2 Objetivos
3 Simulacion de una RCPEstructura ToracicaPropiedades mecanicas
Tejido corticalTejido trabecularTejido cartilaginoso
Condiciones de la simulacion
4 Analisis de sensibilidadPlanteamientoResultados
5 Conclusiones
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Planteamiento
• Un analisis de sensibilidad es una tecnica utilizada pa-ra determinar como distintos valores de una(s) varia-ble(s) independiente(s) afectan a una(s) variable(s)dependiente(s) bajo un conjunto dado de supuestos.
• Se realizo un analisis determinista y univariante.
• Se toma como punto de partida un estado de refe-rencia tipo.
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Planteamiento
• Un analisis de sensibilidad es una tecnica utilizada pa-ra determinar como distintos valores de una(s) varia-ble(s) independiente(s) afectan a una(s) variable(s)dependiente(s) bajo un conjunto dado de supuestos.
• Se realizo un analisis determinista y univariante.
• Se toma como punto de partida un estado de refe-rencia tipo.
![Page 25: Análisis de sensibilidad de un modelo de comportamiento ...](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022071219/62cc0cb346cff044bd45d247/html5/thumbnails/25.jpg)
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Conclusiones
Planteamiento
• Un analisis de sensibilidad es una tecnica utilizada pa-ra determinar como distintos valores de una(s) varia-ble(s) independiente(s) afectan a una(s) variable(s)dependiente(s) bajo un conjunto dado de supuestos.
• Se realizo un analisis determinista y univariante.
• Se toma como punto de partida un estado de refe-rencia tipo.
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Planteamiento
Resumen
Cortical Trabecular Cartılago
Parametros independientesE E E
νρap ρap ρapEt
σY σYParametros dependientes
Desplazamiento del esternon (dest)rango admisible: 5 cm<d<6 cm
Tension equivalente maxima de Von Mises (σ∗VM)
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Resultados
Conclusiones
Planteamiento
Diseno de experimentos ( Referencia )
Parametros Valores
E (MPa) 9000 10000 12000 13500 15000σY (MPa) 64 90 335.5 750 1150
CorticalEt (MPa) 1150 1840 2530 3210 3900ρap (kg/m3) 1700 1800 1900 2000 2100
E (MPa) 40 3280 6000 9760 13000ν 0.32 0.35 0.39 0.42 0.45σY (MPa) 2 3.75 5.5 7.25 9
Trabecular
ρap (kg/m3) 862 1000 1500 1850 2200
E (MPa) 7.1 18 29 39 50Cartılago
ρap 1000 1125 1250 1375 1500
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Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Simulacion de referencia
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Analisis desensibilidad
Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Influencia de ρap
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Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Influencia de los
parametros elasticos
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Analisis desensibilidad
Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Influencia de los
parametros plasticos
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Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Influencia de los
parametros plasticos
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Resultados
Conclusiones
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Tejido corticalTejido trabecularTejido cartilaginoso
Condiciones de la simulacion
4 Analisis de sensibilidadPlanteamientoResultados
5 Conclusiones
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Trabajo Fin deMaster
Juan MiguelTiscar Cervera
Introduccion
Objetivos
Simulacion de unaRCP
Estructura Toracica
Propiedades mecanicas
Tejido cortical
Tejido trabecular
Tejido cartilaginoso
Condiciones de lasimulacion
Analisis desensibilidad
Planteamiento
Resultados
Conclusiones
Conclusiones. Parte I
• Las propiedades mecanicas del cortical son conocidas con ma-yor precision que las propiedades del trabecular.
• Los ensayos de caracterizacion de las propiedades mecanicasde los tejidos oseos implican simplificaciones que ignoran suanisotropıa y su forma geometrica propia.
• El trabecular exhibe un amplio rango de variabilidad en algunasde sus propiedades.
• El tejido cartilaginoso costal se contempla como un materialelastico puro, aunque poco estudiado.
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Conclusiones. Parte I
• Las propiedades mecanicas del cortical son conocidas con ma-yor precision que las propiedades del trabecular.
• Los ensayos de caracterizacion de las propiedades mecanicasde los tejidos oseos implican simplificaciones que ignoran suanisotropıa y su forma geometrica propia.
• El trabecular exhibe un amplio rango de variabilidad en algunasde sus propiedades.
• El tejido cartilaginoso costal se contempla como un materialelastico puro, aunque poco estudiado.
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Conclusiones. Parte I
• Las propiedades mecanicas del cortical son conocidas con ma-yor precision que las propiedades del trabecular.
• Los ensayos de caracterizacion de las propiedades mecanicasde los tejidos oseos implican simplificaciones que ignoran suanisotropıa y su forma geometrica propia.
• El trabecular exhibe un amplio rango de variabilidad en algunasde sus propiedades.
• El tejido cartilaginoso costal se contempla como un materialelastico puro, aunque poco estudiado.
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Conclusiones. Parte I
• Las propiedades mecanicas del cortical son conocidas con ma-yor precision que las propiedades del trabecular.
• Los ensayos de caracterizacion de las propiedades mecanicasde los tejidos oseos implican simplificaciones que ignoran suanisotropıa y su forma geometrica propia.
• El trabecular exhibe un amplio rango de variabilidad en algunasde sus propiedades.
• El tejido cartilaginoso costal se contempla como un materialelastico puro, aunque poco estudiado.
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Resultados
Conclusiones
Conclusiones. Parte II
• El modelo predice que la mayor parte de la tension durante laRCP reside en las costillas situadas entre la numero 2 y la 6.
• Segun el modelo, no existe evidencia de que el estado mecanicodel cortical pueda influir de forma determinante en una RCP.
• El trabecular es un tejido oseo cuyas propiedades afectan signi-ficativamente en una RCP. Se ha constatado que el trabeculares un tejido con tendencia a deformar plasticamente.
• Las propiedades elasticas del cartılago son decisivas en la tecni-ca de RCP. Cambios relativamente pequenos en sus propie-dades provocan desplazamientos muy acusados del esternondurante la compresion. Urge, por lo tanto, mejorar el cono-cimiento del impacto de las enfermedades y la edad en estematerial, ası como hacer hincapie en la mejora de su caracte-rizacion mecanica.
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Conclusiones. Parte II
• El modelo predice que la mayor parte de la tension durante laRCP reside en las costillas situadas entre la numero 2 y la 6.
• Segun el modelo, no existe evidencia de que el estado mecanicodel cortical pueda influir de forma determinante en una RCP.
• El trabecular es un tejido oseo cuyas propiedades afectan signi-ficativamente en una RCP. Se ha constatado que el trabeculares un tejido con tendencia a deformar plasticamente.
• Las propiedades elasticas del cartılago son decisivas en la tecni-ca de RCP. Cambios relativamente pequenos en sus propie-dades provocan desplazamientos muy acusados del esternondurante la compresion. Urge, por lo tanto, mejorar el cono-cimiento del impacto de las enfermedades y la edad en estematerial, ası como hacer hincapie en la mejora de su caracte-rizacion mecanica.
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Propiedades mecanicas
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Tejido trabecular
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Conclusiones. Parte II
• El modelo predice que la mayor parte de la tension durante laRCP reside en las costillas situadas entre la numero 2 y la 6.
• Segun el modelo, no existe evidencia de que el estado mecanicodel cortical pueda influir de forma determinante en una RCP.
• El trabecular es un tejido oseo cuyas propiedades afectan signi-ficativamente en una RCP. Se ha constatado que el trabeculares un tejido con tendencia a deformar plasticamente.
• Las propiedades elasticas del cartılago son decisivas en la tecni-ca de RCP. Cambios relativamente pequenos en sus propie-dades provocan desplazamientos muy acusados del esternondurante la compresion. Urge, por lo tanto, mejorar el cono-cimiento del impacto de las enfermedades y la edad en estematerial, ası como hacer hincapie en la mejora de su caracte-rizacion mecanica.
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Conclusiones. Parte II
• El modelo predice que la mayor parte de la tension durante laRCP reside en las costillas situadas entre la numero 2 y la 6.
• Segun el modelo, no existe evidencia de que el estado mecanicodel cortical pueda influir de forma determinante en una RCP.
• El trabecular es un tejido oseo cuyas propiedades afectan signi-ficativamente en una RCP. Se ha constatado que el trabeculares un tejido con tendencia a deformar plasticamente.
• Las propiedades elasticas del cartılago son decisivas en la tecni-ca de RCP. Cambios relativamente pequenos en sus propie-dades provocan desplazamientos muy acusados del esternondurante la compresion. Urge, por lo tanto, mejorar el cono-cimiento del impacto de las enfermedades y la edad en estematerial, ası como hacer hincapie en la mejora de su caracte-rizacion mecanica.