Modelizarea matematica multi scara a fenomenelor cuplate in medii poroase:

aplicatie la remodelarea osoasa; cazul osului sanatos si patologic - RP7  

Introducere

Problema propusa in cadrul acestui proiect este cu aplicatie in domeniul biomecanic. Este vorba de studiul si modelarea remodelajului osos in osul cortical uman, problema ce devine din ce in ce mai importanta odata cu imbatranirea populatiei. Un astfel de proces este extrem de complex deoarece multe fenomene sunt cuplate si este deci foarte dificila realizarea unui studiu experimental.

Acest proiect propune in principal construirea unui model matematic care sa tina cont de trei fenomene : curgerea fluidului osos la scara celulara, apozitia minerala si distrugerea (naturala sau patologica) a structurii osoase. Scopul pe termen lung este intelegerea si simularea numerica a mecanismului de remodelare osoasa, atat in cazul osului sanatos cat si in cazul osului bolnav.

Remodelarea osoasa se realizeaza in doua faze: o faza destructiva, pe parcursul careia celule specifice distrug o portiune puternic mineralizata din structura osului, si o faza constructiva, foarte complexa, care se produce in doi pasi: a) o activitate celulara complexa permite elaborarea unui tesut colagenic; b) alte celule participa la elaborarea si apozitia cristalelor de Hap (hidroxiapatita). Cunoasterea celei de a doua etape este absolut necesara din punct de vedere clinic deoarece ea caracterizeaza calitatea tesutului osos nou format : aceasta are o puternica influenta asupra comportamentului unui implant sau asupra osului insusi odata cu inaintarea in varsta.

Aceste probleme sunt deja bine cunoscute si multe studii au fost dezvoltate in jurul acestei tematici. Legi ale remodelajului osos au fost deja publicate dar ele sunt relativ ineficiente deorece au un caracter prea global. O echipa de cercetatori de la Universitatea Franche-Comte din Besancon, Franta au dezvoltat de peste zece ani o noua modelizare a osului cortical uman bazata pe o analiza multi-scara a acestuia. Acest proiect este oarecum in continuarea investigatiilor acestei echipe si se va face in parte in colaborare cu aceasta.