Creación y validación de un modelo para el estudio de las lesiones cervicales por accidentes de tráfico

Resumen

El presente proyecto de Tesis doctoral se enmarca en el campo de la seguridad pasiva de la automoción y trata de analizar para así poder reducir las lesiones cervicales como consecuencia de los accidentes de tráfico. Las lesiones cervicales son el resultado de un mecanismo lesional conocido como el latigazo cervical que, debido a su alta incidencia a nivel nacional e internacional, ha atraído la etiqueta de síndrome del latigazo cervical . Los altísimos costes personales y económicos de este síndrome del latigazo cervical y el gran número de afectados convierten a esta lesión en uno de los campos clave de la tarea de los médicos forenses y de los ingenieros de automoción. En las últimas décadas, el aumento de las lesiones cervicales ha constituido un problema de interés creciente en el campo de la investigación biomecánica, por estar dichas lesiones vinculadas a la vida moderna y al desarrollo industrial. Debido a la frecuencia con la que se produce este tipo de lesiones en los accidentes de tráfico, en prácticamente cualquier configuración de impacto y rango de velocidades, también supone un tema de gran interés para los fabricantes de automóviles, los gobiernos y las entidades aseguradoras. Desde el punto de vista médico, el diagnóstico y el tratamiento de este tipo de lesiones son continuamente discutidos, no pudiendo considerarse éste como un tema totalmente cerrado. Desde el punto de vista biomecánico, la dinámica de la columna cervical humana ha sido objeto de numerosos estudios y ensayos sobre voluntarios, cadáveres y animales (ver capitulo 4) en base a lo cuales se han creado maniquíes, utilizados hoy en día para comprobar la seguridad de vehículos. Los maniquíes son simplificaciones del ser humano, creados sin activación muscular y no permiten conocer en detalle lo que ocurre a nivel cervical durante los impactos reales. Además, los llamados criterios de daño utilizados en automoción para cuantificar los daños a nivel cervical son empíricos. Tampoco es posible obtener los datos necesarios utilizando voluntarios, dado que no se puede reproducir las condiciones de los accidentes reales debido a la severidad de impacto al que pueden ser sometidos. Debido a estos inconvenientes, a nivel internacional se ha comenzado a desarrollar una serie de modelos matemáticos de simulación (ver capitulo 3) que permite conocer en detalle lo que ocurre a nivel cervical durante unos impactos virtuales aunque en el momento en que se ha comenzado esta tesis (año 2004), no se tenía acceso al código de estos modelos de simulación. Además, todos los modelos ya existentes se diferencian entre ellos por el programa en el cual han sido creado (Madymo, LS-DYNA, PamCrash, etc.), por la construcción geométrica, número de tejidos y órganos representados, puntos de origen e inserción de las partes blandas, parámetros y coeficientes introducidos, expresiones y funciones matemáticas utilizadas, características musculares, etc. A todo esto se añade que, estos modelos, no han sido validados del mismo modo y en las mismas direcciones de impacto. Dadas las circunstancias expuestas anteriormente y detalladas en el capitulo 3, se vio el interés de la creación de un nuevo modelo de cuello, en paralelo con estos desarrollos, para crear un código abierto facil de modificar segun las necesidades practicas. Este nuevo modelo matemático de simulación para la zona cervical se ha realizado basándose en la simplificación de los músculos a un sistema de masa-muelle-amortiguador, y planteando las ecuaciones dinámicas del sistema de multicuerpos rígidos a partir de las ecuaciones de Newton-Euler y, englobando los parámetros biomecánicos relacionados con las lesiones cervicales (rigidez y elasticidad de los tejidos, activación muscular, etc.). Este modelo matemático ayuda a un mejor entendimiento de la dinámica y del funcionamiento de la zona cervical. Además, este nuevo modelo hace aplicable las sugerencias de [Horst 2002] y [Panzer 2006] quienes consideran necesario el estudio de la activación muscular por grupos de músculos antagónicos utilizando un modelo de multicuerpos. Con este modelo se podrán comprobar, de una manara rigurosa, los criterios de daño utilizados actualmente.