Biomarcadores para la detección de daño en vértebras afectadas por metástasis de cáncer de próstata mediante elementos finitos

Abstract

El cáncer de próstata es el tipo de cáncer con mayor incidencia en el género masculino y que pueden afectar las vértebras lumbares. Muchos estudios han intentado encontrar algunos biomarcadores que puedan dar información sobre la progresión de la enfermedad. El análisis de elementos finitos (FEA) ha sido una de las herramientas más utilizadas para evaluar el riesgo de fractura. El objetivo de este estudio es identificar algunos biomarcadores mediante el FEA, que ayuden a la detección temprana de afectaciones vertebrales lumbares ocasionada por la metástasis de cáncer de próstata. Para ello el documento analiza vertebras sanas como vertebras con afectaciones en dos pacientes, a los que se le realizaron tomografías en años diferentes para evaluar su evolución. En primer lugar, se segmentaron tomografías axiales computarizadas de dos diferentes pacientes en el software 3D Slicer. Luego se le asignaron propiedades mecánicas de las vértebras lumbares en Bonemat. Se encontró que, modificando las relaciones de densidades, es posible resolver el problema cuando se toman las imágenes médicas con diferentes tomógrafos. Ansys obtuvo valores de FEA como energía de deformación, esfuerzo total equivalente, rigidez direccional y se elaboró un estudio modal libre para encontrar los primeros 50 modos de frecuencia natural. Se encontró que los valores de FEA no tienen cambios importantes a lo largo del tiempo. La energía de deformación y las frecuencias naturales (junto a sus desplazamientos nodales) se seleccionaron como biomarcadores, debido a que no son invasivos, rápidos de obtener y se pueden interpretar como enfermedad médica. Para finalizar se hizo un análisis de componentes principales (PCA) para representar gráficamente los casos de cada paciente y determinar si existen afectaciones en las vértebras. Se encontró que el paciente uno presenta fractura en la vértebra L4 del 2015 y el paciente dos presenta afectaciones en la vértebra L5 del 2014.