Medida de deformación mediante correlación de imágenes en 3D para caracterización biomecánica en hemimandíbulas de conejo

En el presente trabajo se estudia la viabilidad de una técnica de medición de deformaciones mediante correlación de imágenes sobre hemimandíbulas de conejo común de granja. Tanto la fisiología de la hemimandíbula como las cargas aplicadas son muy similares a las existentes en la hemimandíbula de conejo New Zealand, modelo animal habitualmente utilizado en estudios de regeneración ósea por su fácil estabulación y manipulación. Los ensayos se diseñan para simular in-vitro condiciones de carga anatómicas. Para ello, se aplica una carga puntual perpendicular al eje de la rama horizontal en el borde alveolar y por detrás del incisivo horizontal, para simular el soporte del paquete muscular las hemimandíbulas quedan embebidas en resina epoxi que al endurecerse simula sus condiciones de contorno. Se registra la velocidad de aplicación de la carga, la carga máxima, el campo de desplazamientos y desplazamiento máximo así como el campo de deformaciones. En general se obtiene una reconstrucción buena de la geometría de las hemimandíbulas así como distribuciones y valores coherentes para los campos de desplazamientos. Sin embargo, no se hallan distribuciones suficientemente satisfactorias para el campo de deformaciones.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Is there a mechanical regulation of bone formation in spinal fusion?

Introduction Lumbar interbody fusion using cages is one of the most reliable treatment options for degenerative spinal diseases. Currently, many cage designs are available in the market; however none of them is completely successful, as reflected by non-union rates ranging from 7 to 30%. Cages are made of very different materials (e.g. metals, polymers) and they present a large range of morphological configurations (e.g. solid, ring), leading to distinct mechanical conditions within the fusion region. Mechanical conditions are known to largely influence bone regeneration [Klein, 2003] in long bones, however their role on spinal fusion remains largely unknown. The aim of this study was to investigate how the local mechanical conditions (strains, stress, fluid flow) created by different cage designs might influence bone tissue formation during the spinal fusion process. Methods We developed an iterative computer model to simulate the time course of tissue formation during spinal fusion. The model included the vertebral bodies, the intervertebral space and a spinal cage (Fig. 1). In each time step, tissue formation was regulated by the local mechanical conditions [Prendergast, 1997] within the regenerating region, determined using finite element techniques. The temporal and spatial evolution of tissue formation was investigated for two different cage designs (a solid and a ring cage) and two different levels of stiffness: 1 (soft) and 100 (stiff) GPa. Results Bone formation and maturation started in the most inner region of the intervertebral space and extended over time to the outer region, forming a defined callus shape (Fig. 1a). Model predictions showed a strong influence of cage stiffness and configuration on the fusion outcome (Fig 1b-e). A softer cage showed a more favourable mechanical stimulation for the regeneration of bone, leading to higher amounts of bone tissue formation. For the stiffer cage, better fusion outcome was predicted with a centered solid cage compared to a ring cage (Fig. 1c & e). Stress shielding was observed in the central hollow region of the ring cage, which was more pronounced for the stiffer cage (Fig. 1c). Discussion Mechanical conditions have an influence on bone regeneration. We investigated the effect of the mechanical environment created by different cage designs on the fusion outcome. We observed that cage design, both morphology and material properties, play a key role in the mechanical conditions within the fusion region and therefore the time course of the fusion process. In the future such understanding may be used to optimize the design of spinal fusion implants to guide and foster bone formation and inter-body fusion. References [1] Klein et al., J Orthop Res, 21: 662–669, 2003. [2] Prendergast et al., J Biomech, 30, 539-548, 1997.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Modelado con elementos finitos y actualización con ensayos modales experimentales de un cantón de catenaria rígida

La catenaria rígida, comúnmente instalada en metropolitanos subterráneos, presenta ciertas ventajas respecto a otros sistemas convencionales de alimentación eléctrica en el transporte ferroviario, como es la catenaria flexible. La catenaria rígida aún se encuentra en fases de desarrollo y mejora de su comportamiento. Con el fin de potenciar sus ventajas y mejorar su funcionamiento, los autores de este trabajo presentan el modelado con elementos finitos de un cantón de catenaria rígida instalado en la red de cercanías de Málaga y su actualización mediante ensayos modales experimentales. La actualización del semi-cantón de entrada en el modelo de elementos finitos presenta un error medio en frecuencia de 1.39 % y una similitud del 91% en las deformadas modales del modelo de elementos finitos respecto a los ensayos. Estos resultados muestran la validez del modelo.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. ADIF con Proyecto CARIMA (Nº Contrato: 3.15/49570.003

Soporte de catenaria rígida del túnel Sol-Nuevos Ministerios: modelado con elementos finitos y actualización con ensayos modales experimentales

La catenaria rígida presenta ciertas ventajas respecto a otros sistemas más convencionales de alimentación eléctrica en el transporte ferroviario. La tendencia a incrementar las velocidades de funcionamiento, crean la necesidad de optimizar el sistema. En este trabajo, los autores presentan el modelado con elementos finitos del soporte de catenaria rígida instalado en el tramo Sol-Nuevos Ministerios y la actualización mediante ensayos modales experimentales. Este modelo permitirá obtener la rigidez que aporta el soporte al sistema de catenaria rígida. Tras la actualización, el modelo de elementos finitos presenta un error medio de 1.26 % en los modos de mayor influencia en la respuesta dinámica bajo las condiciones de trabajo del soporte. Además, las deformadas modales del modelo de elementos finitos actualizado presentan una similitud media del 91.3 % respecto a ensayos. Los resultados indican la validez del modelo.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Diseño de un dispositivo intraoral para el tratamiento de la apnea obstructiva del sueño con levas optimizadas para adaptarse a la cinemática de la mandíbula del paciente mediante algoritmos evolutivos

Los Dispositivos de Avance Mandibular (DAM) han demostrado ser efectivos en el tratamiento de la Apnea Obstructiva del Sueño (AOS). Estos dispositivos abren las vías aéreas superiores manteniendo la mandíbula en una posición avanzada respecto a su posición de reposo. Hasta la fecha, ninguno de los dispositivos disponibles tiene en cuenta el comportamiento cinemático particular de la mandíbula de cada paciente. Este trabajo presenta un DAM personalizado para el tratamiento de la AOS. En primer lugar, se lleva a cabo un estudio de la cinemática de la mandíbula, que permite determinar la relación entre la apertura de la boca y la protrusión de la mandíbula. A continuación, se desarrolla un modelo cinemático de la mandíbula a partir de parámetros geométricos sencillos de medir. Por último, se diseña un dispositivo que incluye dos levas, una a cada lado de la mandíbula, para forzar el desplazamiento de la mandíbula hacia adelante cuando se abre la boca. El perfil de la leva se diseña utilizando una curva cúbica de Bézier optimizada mediante un algoritmo evolutivo que tiene en cuenta la cinemática de la mandíbula de cada paciente para garantizar que la mandíbula no retruye en ningún momento al abrir la boca.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Nueva técnica de fijación invertida para al LCA: estudio biomecánico in vitro en modelo porcino

Este trabajo analiza las propiedades mecánicas iniciales de una nueva técnica de reconstrucción del ligamento cruzado anterior (LCA) que invierte los elementos de fijación de la técnica estándar entre los sitios anatómicos, propone utilizar cross pin externo en tibia y tornillo de interferencia en fémur. Se ha comprobado en un modelo porcino que la fijación tibial mediante un cross pin transversal anclado a la superficie cortical, ofrece una resistencia media muy superior al tornillo interferencial, mejorando la deformación a carga última y sin diferencias en el desplazamiento total con niveles de carga propios de actividades diarias. Este trabajo presenta los resultados de la evaluación de las propiedades mecánicas de la fijación femoral. Utilizando ambos resultados, cuando se compara el mismo método de fijación en diferentes sitios, no se encuentran diferencias entre tibia y fémur para el tornillo de interferencia, mientras que la utilización de cross pin muestra niveles de resistencia significativamente mayores en la tibia. Cuando se comparan los dos métodos de fijación en un mismo sitio, el cross pin arroja mejores resultados en tibia y fémur, aunque resulta especialmente ventajoso en la inserción tibial. Se establece, por tanto, que desde un punto de vista mecánico la fijación invertida no solo no tiene efectos negativos frente a la técnica de reconstrucción estándar del LCA sino que incluso mejora la resistencia en la inserción tibial.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Aplicación de la metodología basada en Design Thinking para el aprendizaje de conceptos técnicos ferroviarios

Docentes e investigadores de las áreas de Ingeniería Mecánica y de Comunicación Audiovisual de la Universidad de Málaga participan en un proyecto Europeo Eramus+ denominado ASTONRail. Dentro de las actividades desarrolladas a lo largo de la ejecución de este proyecto, se diseñó un curso intensivo sobre diferentes temas dentro del ámbito ferroviario. Alumnos provenientes de distintas universidades asistieron a clases sobre seguridad ferroviaria, infraestructura, operación, administración y gestión, material rodante y tecnología. La impartición de la sesión sobre material rodante corrió a cargo de docentes de la Universidad de Málaga y de KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo, Suecia. Para esta sesión se hizo uso de las metodologías denominadas Design Thinking, aprendizaje colaborativo y clase invertida. En este trabajo se describirá el proyecto dentro del cual se planificó la actividad y la motivación de la misma. Asimismo, se presentará el desarrollo de la actividad y la evaluación de los resultados alcanzados.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Aplicación de la metodología basada en Design Thinking para el aprendizaje de conceptos técnicos ferroviarios

Docentes e investigadores del área de Ingeniería Mecánica y del área de Comunicación Audivisual de la Universidad de Málaga participan en un proyecto Europeo Eramus+ denominado ASTONRail- Advanced approacheS and practices for rail training and education TO inNovate Rail study programmes & Improve rail higher education provision. El principal objetivo de la asociación estratégica ASTONRail es desarrollar un conjunto de herramientas, métodos, enfoques y prácticas profesionales innovadores para el desarrollo de habilidades ferroviarias y, como resultado, mejorar y modernizar la oferta actual de educación superior ferroviaria en Europa. Entre los socios de este proyecto se encuentran investigadores de las universidades de Zagreb (Croacia), Sapienza de Roma (Italia), TH Wildau (Alemania), Zilina (Eslovaquia), KTH (Suecia), siendo liderado por la Universidad de Aston (Reino Unido). Además, cuenta con la colaboración de Eurnex (Red de Excelencia de Investigación Ferroviaria Europea). Dentro de las actividades desarrolladas a lo largo de la ejecución de este proyecto, se diseñó un curso intensivo sobre diferentes temas dentro del ámbito ferroviario. El curso intensivo se llevó cabo en la universidad de Zagreb durante tres días. Alumnos provenientes de las universidades participantes en el proyecto asistieron a clases sobre seguridad ferroviaria, infraestructura, operación, administración y gestión, material rodante y tecnología. En estas sesiones, los alumnos recibieron formación específica sobre dichos temas, haciendo uso para ello de diversas metodologías docentes. La impartición de la sesión sobre material rodante corrió a cargo de docentes de la Universidad de Málaga y de la Universidad KTH. Para esta sesión se hizo uso de las metodologías denominadas Design Thinking, aprendizaje colaborativo y clase invertida

Optimization of an Optical Test Bench for Tire Properties Measurement and Tread Defects Characterization

Tire characteristics and behavior are of great importance in vehicle dynamics since the forces transmitted in the tire-road contact are the main contributors to global vehicle performance. Several research groups have focused on the study and modeling of tires. Some of the most important factors that need to be known are tread characteristics and pressure distribution in the tire-ground contact patch. In this work, a test bench has been used to adequately determine the aforementioned factors. The measurement principle of the test bench is the frustration of total internal reflection (FTIR) of light. It makes use of a laterally illuminated glass on which the tire leans. An interposed plastic interface between them causes the reflection of light. Finally, a video camera captures the bright image formed through the glass. The brightness level in each pixel of the image is related to existing normal pressure. A study of the parameters that affect the test bench calibration such as type of interface material used, diffuse light, hysteresis, creep and transverse light absorption is performed. Experimental tests are conducted to relate tire inflation pressure and camber angle to the pressure distribution. Furthermore, the test bench is used to detect and evaluate the influence of defects in the tire on the contact pressures

Aplicación de la metodología basada en Design Thinking para el aprendizaje de conceptos técnicos ferroviarios

Professors and researchers from the areas of Mechanical Engineering and Audiovisual Communication of the University of Malaga participate in a European Erasmus+ project called ASTONRail. Among the activities developed during the execution of this project, an intensive course on different topics within the railway field was designed. Students from different universities attended classes on railway safety, infrastructure, operation, administration and management, rolling stock and technology. The session on rolling stock was given by lecturers from the University of Malaga and KTH Royal Institute of Technology. For this session, the methodologies used were Design Thinking, collaborative learning and flipped classroom. This paper will describe the project within which the activity was planned and its motivation. It will also present the development of the activity and the evaluation of the results achievedDocentes e investigadores de las áreas de Ingeniería Mecánica y de Comunicación Audiovisual de la Universidad de Málaga participan en un proyecto Europeo Eramus+ denominado ASTONRail. Dentro de las actividades desarrolladas a lo largo de la ejecución de este proyecto, se diseñó un curso intensivo sobre diferentes temas dentro del ámbito ferroviario. Alumnos provenientes de distintas universidades asistieron a clases sobre seguridad ferroviaria, infraestructura, operación, administración y gestión, material rodante y tecnología. La impartición de la sesión sobre material rodante corrió a cargo de docentes de la Universidad de Málaga y de KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo, Suecia. Para esta sesión se hizo uso de las metodologías denominadas Design Thinking, aprendizaje colaborativo y clase invertida. En este trabajo se describirá el proyecto dentro del cual se planificó la actividad y la motivación de la misma. Asimismo, se presentará el desarrollo de la actividad y la evaluación de los resultados alcanzados.QC 20230123ASTONRai