APPLIED MECHANICS AND BIOENGINEERING (AMB)

 Grupo Consolidado del Gobierno de Aragón (T88)

 

 

 

¿Quiénes somos?

Nombre

Puesto

ORCID            

MARTÍNEZ BARCA, MIGUEL ÁNGEL

Investigador responsable

 

0000-0002-8375-0354

ALFARO RUIZ, ICIAR

Miembro

 

ARIZA GRACIA, MIGUEL ANGEL

Miembro

0000-0002-6773-6667

 

BEL CACHO, JOSÉ DAVID

Miembro

 

CALVO CALZADA, MARÍA BEGOÑA

Miembro

0000-0001-9713-1813

 

CUETO PRENDES, ELIAS

Miembro

0000-0003-1017-4381

 

GONZÁLEZ IBÁÑEZ, DAVID

Miembro

0000-0003-3003-5856

 

GRASA ORÚS, JORGE

Miembro

0000-0002-6870-0594

 

LANCHARES SANCHO, ELENA

Miembro

0000-0002-2959-0628

 

MIANA MENA, FRANCISCO JAVIER

Miembro

0000-0001-5981-5448

 

PEÑA BAQUEDANO, ESTEFANÍA

Miembro

 

PEÑA BAQUEDANO, JUAN ANTONIO

Miembro

0000-0002-4268-7424

 

RODRÍGUEZ MATAS, JOSÉ FÉLIX

Miembro

 

NICOLÁS CHUECA, MARINA

Becario

0000-0001-7514-3717

 

ORTILLES GONZALO, ANGEL LUIS

Becario

 

QUESADA GRANJA, CARLOS

Becario

0000-0003-3294-8093

 

SIERRA ARREGUI, MARTA

Becario

0000-0002-6134-8698

 

SIMÓN ALLUÉ, RAQUEL

Becario

0000-0003-0978-3489

 

CRISTÓBAL BESCÓS, JOSÉ ÁNGEL

Externo

 

DEL BUEY SAYAS, MARÍA ÁNGELES

Externo

0000-0002-9325-9964

 

¿A qué nos dedicamos?

 

El Grupo de Mecánica Aplicada y Bioingeniería (Applied Mechanics and Bioingeneering - AMB) está formado principalmente por profesores e investigadores del departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (EINA) de la Universidad de Zaragoza. Los miembros de AMB desarrollan sus actividades docentes en los diferentes estudios de Ingeniería (titulaciones a extinguir), Grado y Postgrado de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (EINA) de la Universidad de Zaragoza. Dentro de estos últimos participan activamente en los Másteres de Ingeniería Biomédica y coordinan el de Mecánica Aplicada, cuyo programa de doctorado posee Mención de Excelencia. Finalmente, el Grupo AMB tiene como línea principal de actuación el desarrollo de actividades de investigación. Para ello tiene en marcha diversos proyectos de investigación de diferente ámbito, internacional nacional y autonómico y promueve la colaboración con otros grupos de investigación tanto nacionales como europeos e internacionales.

 

¿En que líneas trabajamos y/o hemos trabajado?

 

1.-  Desarrollo de métodos de simulación avanzados

Esta línea se ocupa del desarrollo de técnicas numéricas de simulación que permitan hacer frente a las dificultades planteadas por el resto de las líneas. En su origen, los investigadores que actualmente trabajan en esta línea han sido responsables de importantes desarrollos en el ámbito de las técnicas denominadas “sin malla”, en la que son hoy día un grupo reconocido a nivel internacional por sus aportaciones en los métodos de elementos naturales y de máxima entropía.

Actualmente, el grupo trabaja fundamentalmente en el desarrollo de métodos de reducción de modelos con aplicación a la simulación en tiempo real en distintos ámbitos. Destacan las aplicaciones a los simuladores quirúrgicos, en los que han logrado incorporar leyes de comportamiento sofisticadas a la simulación en tiempo real de tejidos biológicos blandos. Particular mención merecen las aplicaciones de simulación en plataformas portátiles (deployed or handheld platforms, en inglés) como teléfonos inteligentes y tabletas.

 

2.- Modelado del tejido musculo-esquelético

El objetivo de esta línea es, por una parte, el modelado mediante elementos finitos del comportamiento del tejido muscular, tanto desde el punto de vista pasivo, es decir, caracterizando la respuesta del tejido ante cargas exteriores, como el activo, reproduciendo la fuerza generada por las fibras musculares en los diferentes tipos de contracción. Dichos modelos reproducen la respuesta elástica y viscoelástica del tejido así como  la pedida de propiedades bien por daño, rotura de fibras o fatiga muscular con la finalidad de estudiar el comportamiento ante diferentes tratamientos, colocación de prótesis, etc. Por otra parte, en esta línea se trata también el modelado de los diversos tejidos que componen los órganos del ojo humano, lo que permite la simulación de patologías o disfunciones de procesos fisiológicos, con el fin de mejorar los tratamientos existentes para dichas patologías, así como de lograr mejorar la visión mediante la minimización de errores refractivos. Para que los modelos reproduzcan fielmente el comportamiento del tejido se ha de disponer de una adecuada caracterización experimental de los diferentes  tejidos. Las curvas tensión-deformación (comportamiento mecánico) obtenidas en el proceso de caracterización experimental, también pueden  permitir  evaluar la respuesta del tejido ante diferentes dietas o tratamientos.

 

3.- Modelado del sistema cardiovascular

Dentro de esta línea se vienen desarrollando, desde hace varios años, modelos avanzados para simulación del comportamiento del tejido vascular. Partiendo de un marco general de hiperelasticidad anisótropa fibrada, los modelos incluyen fenómenos como inelásticos como daño, viscoelasticidad o tensiones residuales. Así mismo, se están desarrollando modelos que incorporan efectos evolutivos como crecimiento o remodelación. El estudio se plantea desde un punto de vista multiescala y multifísico. Es decir, incorporar aspectos de carácter microestructural que determinan el comportamiento macroscópico del tejido, como son la distribución probabilista de las fibras embebidas en el tejido, principalmente elastina y colágeno o estudiante el acoplamiento entre la sangre y el vaso en modelo de interacción fluido-estructura. Dichos modelos se vienen aplicando a distintas situaciones de interés clínico, principalmente relacionadas con la patología aterosclerótica: iniciación de aparición de placa, predicción de vulnerabilidad, interacción del vaso con dispositivos clínicos como stents o filtros antitrombos, simulación de distintas técnicas quirúrgicas, etc. Existen intensos contactos con grupos de carácter clínico.

También es importante destacar la experiencia que posee el grupo en el desarrollo de ensayos experimentales para la caracterización de tejido biológico, y más concretamente vasos sanguíneos. Hasta el momento se han desarrollado ensayos de tracción uniaxial, y se están poniendo a punto técnicas para ensayos de inflado y biaxiales. Se han publicado numerosos estudios analizando el comportamiento de distintos vasos para diferentes modelos animales que van desde animales de tamaño medio, como son los especímenes ovinos o porcinos, hasta de menor tamaño como ratas o ratones.

 

4.- Modelado de electrofisología cardiaca

El objetivo de esta línea es el estudio “in silico” de la electrofisiología de la célula cardiaca en condiciones normales y patológicas, y su relación con la señal del electrocardiograma. Para ello se sigue una aproximación multiescala del problema en el que la actividad a nivel celular se acopla con modelos de tejido que dan origen al órgano que posteriormente se acoplan al torso sobre el que se reconstruye la señal del electrocardiograma, tal y como se muestra en la Figura 6.

Para lograr este objetivo se han desarrollado programas especializados basados en el método del elemento finito que permitan manejar la integración de sistemas de ecuaciones diferenciales rígidos de manera eficiente y que explotan la computación paralela de altas prestaciones en entorno MPI y más recientemente en plataformas GPU.

 

5.- Caracterización experimental de materiales

El objetivo de esta línea de investigación es el estudio experimental del comportamiento mecánico y microestructural de materiales con especial énfasis en biomateriales y tejidos biológicos. El análisis de su composición, morfología, microestructura y comportamiento macroscópico nos permite el desarrollo de modelos de comportamiento avanzados que reproducen el comportamiento de estos materiales y que posteriormente pueden ser utilizados en otras líneas de investigación. Para todo ello en el grupo se desarrollan y realizan ensayos uniaxiales, biaxiales, de compresión, tensión tangencial, identación, inflado, tomografías, histologías, así como ensayos para caracterizar el comportamiento elástico, viscoelástico, fatiga, reblandecimiento etc. También se realizan análisis histológicos y microestructurales para caracterizar y modelar dicha microestructura a nivel de tejido y célula.

 

 

¿Cómo contactar con nosotros?

 

Pagina web:

http://amb.unizar.es/

Email:

miguelam@unizar.es

 

¿Con quién colaboramos?

 

 

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