Towards the in vivo mechanical characterization of abdominal wall in animal model. Application to hernia repair

Resumen

El trabajo presentado en esta tesis se centra en el diseño e implementación de una metodología que permita caracterizar in vivo el comportamiento mecánico pasivo de la pared abdominal. Esta metodología permitiría a los cirujanos disponer de información mecánica relevante sobre un paciente especí co, lo que podría contribuir a mejorar el tratamiento quirúrgico de hernias mediante malla protésica. El tratamiento quirúrgico de hernias consiste en cerrar la debilidad creada en el músculo, ya sea directamente con puntos de sutura o mediante la implantación de una malla protésica. En el caso de la malla, ésta es la responsable de absorber las tensiones a las que el músculo se ve sometido durante el tiempo en el que se produce la regeneración de tejido. Para reducir el riego de aparición de dolor postoperatorio, rotura o rasgadura de tejido o incluso una recidiva, la malla debe mimetizar la respuesta mecánica de la zona de la pared donde vaya a ser colocada, que a su vez puede variar de un paciente a otro en función de su edad, género, índice de masa corporal u otras características físicas. Un mejor conocimiento de las propiedades mecánicas del abdomen en paciente especí co ayudaría al cirujano a determinar qué malla protésica se puede considerar la ideal, mecánicamente hablando. Por todo ello, el trabajo que aquí se presenta plantea una aproximación in vivo para caracterizar la pared abdominal sobre un modelo animal y su posterior implementación en casos de patologías herniarias. En un primer paso, se ha realizado un estudio biomecánico del cierre en línea alba, que ayudase a entender los aspectos mecánicos y biológicos que tienen lugar durante la curación de la herida a corto y largo plazo. A continuación, se han llevado a cabo ensayos mecánicos de in ado sobre la pared, que combinados con el uso de cámaras y técnicas de adquisición de imagen han permitido extraer la respuesta del tejido de una manera no invasiva. Este estudio experimental, se ha llevado a cabo sobre especímenes sanos y otro herniados y reparados con distintas mallas quirúrgicas, lo que ha permitido extrapolar el efecto in vivo que provocan estas mallas. A partir de los datos experimentales también se ha desarrollado un análisis numérico que permitiese caracterizar la respuesta mecánica especí ca de cada espécimen. A este efecto, dicha caracterización se ha tratado como un problema inverso y resuelto primeramente mediante un análisis de super cies de respuesta y después con un algoritmo propio aplicado a modelos hiperelásticos. Finalmente, también se ha reconstruido un modelo de elementos nitos de la cavidad abdominal que permite simular el efecto producido por distintas mallas protésicas así como su alteración respecto al tejido sano.