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Questions and Answers
¿Cuál es la principal diferencia entre el hueso cortical y el hueso trabecular?
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¿Qué se considera una propiedad biomecánica del hueso cortical?
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¿Cómo se define la porosidad del hueso cortical?
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¿Cuál es la tendencia de resistencia del hueso cortical bajo diferentes inclinaciones de carga?
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¿Qué mediciones se suelen obtener en pruebas de flexión del hueso cortical?
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¿Cuál es el valor aproximado de la densidad del hueso cortical en el ser humano?
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¿A qué se asocia la mejora de las propiedades biomecánicas del hueso cortical?
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¿Cuál es el método más comúnmente usado para estimar las propiedades mecánicas del material óseo?
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¿Qué componente orgánico principal forma la matriz del hueso?
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¿Cuál es la función principal de los cristales de hidroxiapatita en el hueso?
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¿Qué aspecto complejiza el análisis biomecánico del hueso entero?
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En el estudio de la biomecánica del hueso, ¿qué se debe tener en cuenta además de las propiedades materiales?
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¿Qué tipo de ensayos se han utilizado principalmente para estudiar el comportamiento mecánico de huesos enteros?
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¿Cuál es el rango de la resistencia en ensayos de compresión del hueso trabecular?
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¿Qué estructura se puede modelar el tejido esponjoso del hueso trabecular?
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¿Cuál es un factor que afecta la resistencia del hueso?
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¿Qué se debe analizar para identificar alteraciones en la microestructura del hueso?
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¿Qué ocurre cuando hay un descenso en el número de trabéculas horizontales?
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¿Cuál es la densidad aproximada del hueso trabecular humano?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre el comportamiento mecánico del hueso?
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¿Qué propiedades se estudian en el análisis biomecánico a nivel molecular del hueso?
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¿Cuál es el módulo de Young del hueso trabecular en función de la región del esqueleto?
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¿Qué componentes principales conforman la matriz extracelular del hueso?
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¿En qué se basa el análisis biomecánico del hueso trabecular?
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¿Cuál es la diferencia principal en propiedades entre las caras basales y las caras laterales de los cristales de hidroxiapatita?
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¿Qué técnica se usa para obtener imágenes de la región anatómica antes de realizar un análisis mediante elementos finitos?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor los análisis FEA?
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¿Qué ventaja tienen las técnicas biomecánicas avanzadas sobre los ensayos mecánicos clásicos?
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¿Qué se logra principalmente al realizar un análisis biomecánico simulado en modelos de elementos finitos?
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¿Qué característica hace que las caras laterales de los cristales de hidroxiapatita sean superiores en resistencia?
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¿Cuál es una limitación del análisis cuantitativo por ultrasonidos (QUS) en comparación con otros métodos?
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¿Qué avance ha permitido una representación más precisa de la estructura ósea en los modelos para análisis FEA?
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Study Notes
Composición y Estructura del Hueso
- El hueso está compuesto por una matriz orgánica de colágeno tipo I y una matriz inorgánica mineralizada de cristales de hidroxiapatita y fosfato cálcico.
- Las fibras de colágeno se organizan mediante enlaces cruzados formando una triple hélice, cuya estabilidad puede verse alterada en estados patológicos.
- La rigidez y resistencia a la compresión del hueso dependen de la cantidad de mineral, el empaquetamiento y la ordenación de los cristales en relación con las fibras de colágeno.
Biomecánica Estructural del Hueso
- El análisis biomecánico del hueso requiere considerar tanto sus propiedades materiales como su distribución geométrica.
- El comportamiento mecánico del hueso vivo es complejo y no se puede determinar únicamente a partir de estudios de hueso entero; es esencial analizar niveles microscópicos para observar alteraciones en la microestructura.
- Se utilizan ensayos de compresión y flexión para estudiar el comportamiento mecánico del hueso, con menor frecuencia ensayos de torsión.
Tipos de Hueso y Propiedades Mecánicas
- Existen dos subtipos tisulares: hueso cortical y hueso trabecular o esponjoso, cada uno con diferentes implicaciones biomecánicas.
- El hueso cortical tiene un módulo elástico mayor, siendo más resistente a compresión que a tracción o corte, con una densidad aproximada de 1.9 g/cm².
- La resistencia a la carga longitudinal (0°) es mayor que a la carga transversal (90°) en hueso cortical, y su resistencia biomecánica también es superior frente a torsión.
Hueso Trabecular
- El hueso trabecular presenta mayor resistencia a la compresión que a otros tipos de carga, con resistencia variando de 1.5 a 9.3 MPa y un módulo de Young de 10 a 1,058 MPa.
- La densidad del hueso trabecular humano es aproximadamente 0.43 g/cm², con trabéculas dispuestas vertical y horizontalmente.
- La disminución de trabéculas, especialmente horizontales, afecta significativamente la resistencia del hueso trabecular.
Análisis a Nivel Micro y Molecular
- El análisis biomecánico en niveles microscópicos se centra en las propiedades del tejido sin considerar su geometría.
- En el hueso cortical, se realizan pruebas en bloques de osteonas, mientras que el hueso trabecular se evalúa sin su arquitectura típica.
- A nivel molecular, el hueso está compuesto por proteínas, glicoproteínas y minerales, formando la matriz extracelular, cuya heterogeneidad complica el análisis biomecánico.
Técnicas Alternativas de Evaluación
- Las técnicas alternativas a los ensayos mecánicos clásicos permiten analizar propiedades elásticas óseas utilizando pequeñas muestras.
- El análisis por ultrasonidos proporciona información sobre la organización estructural y características materiales, aunque no revela la imagen de la estructura ósea.
- El análisis mediante elementos finitos (FEA) se basa en imágenes obtenidas por técnicas de tomografía computarizada o resonancia magnética, creando un modelo que permite simular el comportamiento mecánico y calcular propiedades como la resistencia y el módulo de Young.
Avances en Tecnología de Análisis
- La alta resolución de imágenes de tecnología como micro-CT y HR-MRI junto con nuevos algoritmos ha mejorado la representación de la estructura ósea, permitiendo estudiar mecanismos de fractura de manera más precisa.
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Description
Este cuestionario se centra en la biomecánica del hueso y sus diferentes niveles jerárquicos. Explora las técnicas alternativas para determinar la resistencia ósea, así como la composición de la matriz orgánica e inorgánica del hueso. Ideal para estudiantes de física y biología interesados en el estudio del sistema esquelético.
