Las terapias de succión localizada provocan deformaciones en la piel y los tejidos subyacentes. Un equipo de la Universidad de Massachusetts Lowell, utilizó COMSOL Multiphysics^® para analizar cómo la deformación del tejido varía en función de la presión de succión, el tamaño de la apertura del aplicador y el grosor de la grasa subcutánea [1].

Tipo de modelo utilizado

El equipo implementando un modelo 2D axisimétrico en COMSOL Multiphysics^®, basado en mecánica de sólidos. Cada capa del tejido se modeló con una función de densidad de energía de deformación (strain energy density) diferente: la piel con un modelo polinomial, la grasa con la formulación de Mooney–Rivlin, y el músculo con la formulación de Ogden. Se consideraron espesores de piel (2 mm), músculo (10 mm) y grasa variable según mediciones de ultrasonido de participantes reales, con aperturas de 50, 30 y 16 mm.

Módulos de COMSOL Multiphysics empleados

Se utilizaron dos módulos principales:

• Structural Mechanics Module (Mecánica Estructural): núcleo del modelo, resolviendo la ecuación de balance de momento con tensores de Green–Lagrange y Piola–Kirchhoff para capturar el comportamiento no lineal de los tejidos blandos.
• Optimization Module (Módulo de Optimización): empleado para estimar las propiedades de la piel y la grasa minimizando la desviación entre las deformaciones experimentales y las del modelo, permitiendo capturar el comportamiento no lineal presión-desplazamiento.

Resultados principales

Los resultados de la simulación mostraron que la deformación del tejido aumentaba con la presión de succión, estando su magnitud y distribución influenciadas por el tamaño de la apertura y el espesor de grasa (Figura 1). Como era de esperar, la simulación mostró una mayor deformación tanto para presiones de succión más altas como para aperturas de mayor tamaño, mientras que las aperturas más pequeñas incrementaban la participación de las capas superficiales de la piel.

Figura 1. Desplazamiento de la piel y la grasa a 27091.109 pascales (Pa) obtenida en las simulaciones con COMSOL Multiphysics® para un participante con un espesor de grasa de 4,0 mm, cuando se utilizaron tamaños de apertura de 50 mm (a), 30 mm (b) y 16 mm (c).

Conclusión

Este trabajo, galardonado con el premio Best Paper en la COMSOL Conference 2025 Boston, demuestra el valor de la simulación computacional para optimizar el diseño de dispositivos médicos de succión, destacando la importancia de considerar tanto la geometría del aplicador como la variabilidad anatómica de cada paciente.

Referencias

[1] E. Etim et al. “Impact of Pressure and Fat Thickness on Tissue Biomechanics During Large Suction Deformation”. COMSOL Conference 2025 Boston. https://www.comsol.com/paper/impact-of-pressure-and-fat-thickness-on-tissue-biomechanics-during-large-suction-deformation-145102