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Centro de Investigaciones en Óptica

Integridad estructural en huesos diabéticos

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Por Dr. Abundio Dávila

La Organización Mundial de la Salud estima en el 2012, que en el mundo existen más de 347 millones de personas con diabetes, cifra que se duplicará para el año 2030 si la tendencia actual continúa. La diabetes ha sido asociada con cambios en las características del hueso, lo que implica que también existe un riesgo considerable de aumento en las fracturas de huesos.

Cuando las estructuras mecánicas resultan afectadas por fracturas, o cambios de sus propie-dades mecánicas tales como su módulo de elasticidad, la integridad estructural puede dañarse, produciendo muchas veces un daño irreversible. Con el propósito de estudiar y preservar la salud de personas afectadas por la diabetes, en el Centro de Investigaciones en Optica se estudia las consecuencias de la diabetes en la integridad estructural de huesos. Para lograr este estudio, el laboratorio de Metrologia II del CIO, ha implementado las técnicas de interferometría de moteado (Speckle) para lograr medir la deformación de los huesos diabéticos sujetos a cargas mecánicas. Esto se logró, gracias a las muestras de huesos provenientes de roedores proporcionadas por la colaboración del Cuerpo Académico de Estudios del Sistema Nervioso de la Universidad de Guanajuato (CAMESNe-UG).

Los retos que la ingeniería enfrenta en la inspección de estructuras mecánicas tradicionales, se complican cuando se analizan componentes tales como huesos del cuerpo humano. La integridad o la preservación de las propiedades mecánicas de los huesos, solo se logra, cuando las estructuras se conservan sin daño al ser sometidas a cargas repetidas veces. Cualquier cambio de las propiedades mecánicas normales del hueso puede degenerar en la afectación de la salud, pérdidas económicas, y afectaciones emocionales substanciales en los individuos aquejados por la diabetes.

El entendimiento de la estructura del hueso es trascendental, ya que este cambia sus propie-dades mecánicas debido a cambios en la salud o envejecimiento, y se tiene hasta el momento una apreciación limitada de su funcionamiento bajo diferentes condiciones de carga, así del cómo se erosionan y dañan.

En el CIO se estudia el comportamiento es¬tructural de los huesos, utilizando para ello huesos tibiales pequeños de roedores. Para esto se diseñó y construyó un interferómetro de moteado (Fig. 1) para poder lograr mediciones de desplazamientos en 2D del hueso al aplicársele cargas mecánicas. Las mediciones obtenidas de los huesos (Fig. 2) al aplicar carga a lo largo de su eje vertical, para roedores sanos y enfermos debido a complicaciones de Diabetes Mellitus II, muestran que los huesos afectados por la Diabetes resultan ser más flexi¬bles a niveles de deformación micrométricos.

Por lo tanto, los estudios de las propiedades mecánicas de los huesos, ayudan al entendimiento de cómo estos funcionan bajo diferentes condiciones de carga, así de cómo se dañan, o desde otro punto de vista; cómo se pueden prevenir con anticipación los posibles daños del hueso para lograr la preservación de su salud.
En un futuro, se espera que el estudio de las propiedades mecánicas del hueso, dé lugar a técnicas de diagnóstico in-situ para detectar el avance de esta enfermedad, o de enfermedades similares como la osteoporosis, y evitar a tiempo los posibles riesgos a la salud.


Fig. 1.- Interferómetro expandido de moteado que muestra sus componentes, con aparato de carga del hueso para la medición de sus deformaciones.


Fig. 2.- Deformación de un hueso al aplicar carga a lo largo de su eje vertical


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Integridad estructural en huesos diabéticos

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