I3A - Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón

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Universidad de Zaragoza
AMBGrupo de Mecánica Aplicada y Bioingeniería
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El Grupo Applied Mechanics and Bioengineering - AMB- (T24-17R) es uno de los grupos de investigación de la División de Ingeniería Biomédica del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A). El objetivo principal del grupo, es el desarrollo de tecnologías aplicables a la medicina personalizada de cara a mejorar el diagnóstico y los posibles tratamientos. Dicha investigación se enmarca en el ámbito de la ingeniería y su aplicación a las ciencias de la vida y se ha organizado en base a las siguientes sublíneas:

  1. Desarrollo de modelos numérico-experimentales del sistema cardiovascular. El objetivo es la simulación computacional del tejido vascular y cardiaco y su interacción con dispositivos. Dichos modelos han sido calibrados y validados gracias a los ensayos realizados en el  Laboratorio de Caracterización Tisular. Se ha desarrollado modelos de comportamiento tanto de la pared vascular como simulación del fenómeno de interacción fluido-estructura, así como la interacción tejido-implante. El objetivo principal es el estudio de patologías cardiovasculares (inicio, progresión y ruptura de placa de ateroma, trombosis, y más recientemente aneurisma) como mejora en el diseño de dispositivos o simulación de técnicas quirúrgicas.
  2. Modelado computacional del ojo humano. En esta línea de investigación se pretende avanzar hacia el modelado numérico paciente específico del ojo humano tanto en geometría, partiendo de imagen médica como topografías, OCT y resonancia magnética, como en comportamiento mecánico de los tejidos. Dichos modelos nos permitirán abordar la planificación de cirugías refractivas sobre la córnea (Lasik, Smile, etc.) el tratamiento del queratocono mediante anillos intraestromales o el diseño de lentes intraoculares.
  3. Desarrollo de técnicas de bioingeniería intensiva en datos (data-enabled bioengineering) que permitan una personalización efectiva de las metodologías desarrolladas en el resto de las líneas del grupo. Esta línea incluye aspectos relacionados con el uso de realidad virtual y aumentada personalizadas para la planificación pre o intraoperatoria, el desarrollo de metodologías intensivas en datos o el uso de técnicas de inteligencia artificial (machine learning) para la personalización de los pacientes virtuales (digital twins).
  4. Desarrollo de entornos biomiméticos mediante técnicas microfluídicas. Estas técnicas permiten desarrollar sistemas que reproducen el microentorno celular en condiciones fisiológicas o patológicas y estudiar cómo estímulos de carácter mecánico, químico o ambiental afectan al comportamiento celular. Dichos dispositivos ya se han aplicado con éxito al estudio de distintas poblaciones tumorales (glioblastoma, cáncer de pecho o de colon), células renales, y testado fármacos, etc. El objetivo es desarrollar herramientas que permitan analizar la eficacia de fármacos (tipolog con células de paciente con el objetivo de personalizar las terapias con dichos fármacos.
  5. Sistema musculo-esquelético. Dentro de esta línea se plantean diferentes campos de actuación como la caracterización y modelado del comportamiento activo del tejido muscular, la simulación de cirugías abdominales, tratamientos del pie y procesos de regeneración de tejidos.

Junto a la actividad de investigación, AMB también participa en la enseñanza de cursos de pre y post grado en la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (Escuela de Ingeniería y Arquitectura, EINA) de la Universidad de Zaragoza. AMB también participa activamente en el Máster-Doctorado de Ingeniería Biomédica.

Línea de Investigación

Ingeniería Biomédica

Simulación numérica

De manera transversal con todas las líneas anteriores, AMB posee una gran experiencia en el desarrollo de métodos numéricos de simulación por ordenador en el ámbito dela Mecánica de Sólidos y...

De manera transversal con todas las líneas anteriores, AMB posee una gran experiencia en el desarrollo de métodos numéricos de simulación por ordenador en el ámbito dela Mecánica de Sólidos y Fluidos. En particular, esta experiencia incluye:

  • Desarrollo de métodos sin malla (método de los elementos naturales, máxima entropía, …)
  • Modelado y simulación multiescala.
  • Desarrollo de técnicas para la simulación en tiempo real para la planificación quirúrgica y el entremnamiento de profesionales en el manejo de técnicas mínimamente invasivas, etc.
  • Desarrollo de técnicas numéricas para la simulación en dispositivos portátiles (teléfonos, tabletas).
Simulación del músculo esqueletal

Esta línea tiene como objetivo el desarrollo de modelos que permitan la simulación del comportamiento del músculo mediante el método de los elementos finitos. Se incluye tanto...

Esta línea tiene como objetivo el desarrollo de modelos que permitan la simulación del comportamiento del músculo mediante el método de los elementos finitos. Se incluye tanto el comportamiento pasivo como el activo, incluyendo propiedades elásticas, viscoelásticas e incluso degenerativas.
 

Simulación del sistema cardiovascular

El grupo AMB posee una dilatada experiencia en el desarrollo de leyes constitutivas para tejido vascular. Actualmente, nuestras líneas de investigación se centran en el...

El grupo AMB posee una dilatada experiencia en el desarrollo de leyes constitutivas para tejido vascular. Actualmente, nuestras líneas de investigación se centran en el desarrollo de leyes de comportamiento para la simulación multifísica y multiescala.
 

Electrofisiología cardiaca

AMB posee una amplia experiencia en la simulación in silico de la electrofisiología cardíaca, con escalas que van desde la célula hasta el electrocardiograma. Entre los...

AMB posee una amplia experiencia en la simulación in silico de la electrofisiología cardíaca, con escalas que van desde la célula hasta el electrocardiograma. Entre los objetivos de esta línea se incluyen:

  • Desarrollo de códigos de simulación.
  • Desarrollo de modelos matemáticos del potencial de acción en los cardiomiocitos.
  • Desarrollo de modelos estadísticos que tengan en cuanta la variabilidad entre pacientes.
Modelado del ojo humano

El propósito de esta línea es el modelado numérico de las diferentes estructuras que componen el globo ocular humano, con el objetivo de planificar la cirugía asociada (LASIK;...

El propósito de esta línea es el modelado numérico de las diferentes estructuras que componen el globo ocular humano, con el objetivo de planificar la cirugía asociada (LASIK; implantes intra-oculares, …) o terapias no quirúrgicas como el cross-linking corneal, etc.

Caracterización experimental de materiales

El objetivo principal de esta línea es el estudio del comportamiento mecánico y micro-estructural de los materiales, con énfasis en biomateriales y tejidos biológicos. El...

El objetivo principal de esta línea es el estudio del comportamiento mecánico y micro-estructural de los materiales, con énfasis en biomateriales y tejidos biológicos. El análisis de la composición, morfología, micro-estructura y comportamiento macroscópico se usa en el conjunto de líneas del grupo.[-]
 

Proyectos Clave

InForMed

An integrated pilot line for micro-fabricated medical devices: The goal of the InForMed project is to establish an integrated pilot line for medical devices.

The pilot line includes micro-...

An integrated pilot line for micro-fabricated medical devices: The goal of the InForMed project is to establish an integrated pilot line for medical devices.

The pilot line includes micro-fabrication, assembly and even the fabrication of smart catheters. The heart of this chain is the microfabrication and assembly facility of Philips Innovation Services, which will be qualified for small/medium-scale production of medical devices. The pilot facility will be open to other users for pilot production and product validation. The pilot line will be integrated in a complete innovation value chain from technology concept to high-volume production and system qualification.

IP = Luis Fernández

CuraBone

Predictive models and simulations in bone regeneration: a multiscale patient-specific approach: Bone injuries represent a high cost for the European health system, requiring corrective surgery to...

Predictive models and simulations in bone regeneration: a multiscale patient-specific approach: Bone injuries represent a high cost for the European health system, requiring corrective surgery to fix the bones. Traditionally, their treatment relies on classical orthopaedic techniques but, nowadays, it is possible to design and fabricate custom-made implants. Thanks to the current advance in image-based technologies, the reconstruction of models that are exact copies of patient specific bones is possible. Thus, this methodology is appropriate for preoperative surgical planning, but currently lacks of a predictive capacity. It presents a low impact for quantitatively determine the effectiveness of different treatments on bone regeneration and, consequently, the patient recovery. CURABONE aims to bridge this gap, integrating and extending numerical simulation technologies based on image analysis to achieve a predictive methodology, to optimize patient-specific treatment of bone injuries and rehabilitation therapies.

IP = José Manuel García Aznar (ERC Grantee)

Tecnologías Industriales

Simulación en tiempo real de procesos de fabricación mediante técnicas de tipo PGD
Se desarrollan métodos de simulación en tiempo real que permiten la simulación en plataformas ligeras de computación (smartphones, tabletas) de procesos de fabricación como el moldeo por...
Se desarrollan métodos de simulación en tiempo real que permiten la simulación en plataformas ligeras de computación (smartphones, tabletas) de procesos de fabricación como el moldeo por transferencia de resina y la pultrusión

Referencia del proyecto: CICYT-DPI2011-27778-C01/02

Ingeniería Biomédica

Virtual Physiological Human Whole Heart: improvement in patient-oriented treatment of cardiac arrhythmias
Desarrollo de una metodología mejorada para la simulación de la actividad cardiaca.
Referencia del proyecto: TIN2012-37546-C03-03
Desarrollo de una metodología mejorada para la simulación de la actividad cardiaca.
Referencia del proyecto: TIN2012-37546-C03-03
Biomechanical behavior of abdominal wall. Patient-specific surgery treatment and prosthesis for abdominal wall

Desarrollo, caracterización y modelado de un nuevo concepto de prótesis de polipropileno para la cirugía de las hernias

Desarrollo, caracterización y modelado de un nuevo concepto de prótesis de polipropileno para la cirugía de las hernias

Desarrollo de una herramienta computacional para el estudio de la interacción fluido-estructura en el sistema cardiovascular

Se desarrolla una herramienta de simulación de la interacción fluido-estructura en el sistema cardiovascular que se empleará más tarde en el diseño mecánico de un filtro anti...

Se desarrolla una herramienta de simulación de la interacción fluido-estructura en el sistema cardiovascular que se empleará más tarde en el diseño mecánico de un filtro anti trombos de vena cava.
 

LOCMOTIC - Localización del origen de arritmias cardiacas mediante modelado y tecnologías de la información y comunicaciones

Desarrollo de modelos tridimensionales del corazón para la simulación de la generación de arritmias.
 

Desarrollo de modelos tridimensionales del corazón para la simulación de la generación de arritmias.
 

Tecnologías Clave

Ingeniería Biomédica

Códigos de simulación electrofisiológica

La tecnología desarrollada en esta línea de investigación se ha implantado en diferentes códigos de simulación que incluye métodos de paralelización, programación en GPUs, etc....

La tecnología desarrollada en esta línea de investigación se ha implantado en diferentes códigos de simulación que incluye métodos de paralelización, programación en GPUs, etc.
 

Servicios

Ingeniería Biomédica

Ensayos mecánicos
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