Influencia de la pretensión biomecánica en la propagación de ondas tipo Lamb en modelos de córnea: análisis teórico, numérico y experimental mediante tomografía de coherencia óptica

La presente propuesta de investigación aborda un problema clave en la caracterización biomecánica de la córnea: la influencia de la pretensión inducida por la presión intraocular (IOP) en la propagación de ondas elásticas tipo Lamb, medida mediante Elastografía de Coherencia Óptica (OCE). La OCE ha demostrado gran potencial para el diagnóstico de enfermedades corneales como el queratocono y el seguimiento de tratamientos como el cross-linking corneal, ya que permite estimar parámetros como el módulo de corte y el módulo de Young de manera no invasiva. Sin embargo, las mediciones biomecánicas realizadas con esta técnica pueden estar significativamente afectadas por la tensión preexistente del tejido, lo que puede llevar a sobreestimaciones de la rigidez y errores en la interpretación clínica. El objetivo general del proyecto es investigar y cuantificar la influencia de la pretensión biomecánica en la velocidad de propagación de ondas tipo Lamb en modelos de córnea, integrando el desarrollo de modelos analíticos, simulaciones numéricas por elementos finitos y experimentos controlados en membranas sintéticas y córneas porcinas. Se partirá del estudio de la teoría clásica de propagación de ondas en estructuras delgadas, considerando inicialmente modelos lineales y extendiéndolos hacia comportamientos no lineales apropiados para tejidos colágenos como la córnea. Posteriormente, se realizarán simulaciones computacionales para explorar el efecto combinado de la rigidez, el grosor y la pretensión en la propagación de ondas, utilizando software como COMSOL Multiphysics y Abaqus. Los datos obtenidos se utilizarán para validar las predicciones del modelo analítico. En la fase experimental, se inducirán ondas mecánicas en membranas sintéticas y se registrará su propagación mediante OCE. Las velocidades serán analizadas en función de los niveles de tensión aplicados, permitiendo generar un conjunto robusto de datos experimentales. Con estos resultados se construirá un modelo estimador inverso que permita deducir la rigidez del tejido a partir de la velocidad de onda, corrigiendo los efectos de la pretensión. Finalmente, el modelo será validado en córneas porcinas ex vivo, sometidas a distintas presiones intraoculares simuladas. Esta validación experimental replicará condiciones fisiológicas y permitirá evaluar la capacidad predictiva del modelo en entornos clínicos. Este trabajo contribuirá significativamente al campo de la oftalmología y la biomecánica ocular, proporcionando una herramienta diagnóstica más precisa que mejore la sensibilidad y especificidad en la detección temprana de patologías corneales.

PARIONA AGUINAGA ,CARLOS ADOLFO