Appunti di Meccanica dei Tessuti Biologici

Il pattern per identificare in maniera univoca ogni punto sulla superficie del provino

Per avere un corretto riconoscimento della superficie del provino e ottenere una precisa e accurata misura della deformazione, è necessario realizzare un pattern con le seguenti caratteristiche:

• Random, in modo tale da rendere ogni area della superficie del campione univocamente identificabile;
• Ad elevato contrasto, per rendere più efficiente il riconoscimento della superficie del provino;
• Un rapporto bianco-nero pari al 50%.

Il pattern bianco su nero o nero su bianco è quello più utilizzato. Si ricopre quindi la superficie del provino con un colore chiaro (solitamente bianco) e si realizza il pattern di colore scuro (solitamente nero); è anche possibile invertire questa scelta cromatica e lavorare con altri colori che garantiscono un alto contrasto.

È di particolare rilevanza la dimensione degli speckle che compongono il pattern (in relazione...

sgretolarsi mache viene assorbito dai tessuti; se utilizzassi della vernice su di un tessuto biologico, questa tenderebbe asgretolarsi durante la prova, dunque io non misurerei la deformazione del provino, ma lo sgretolamentodella vernice. Successivamente sullo sfondo, si applica il pattern (puntini bianchi).il software della DIC, divide l'immagine acquisita in facet (quadrati); tra queste vi è un overlapp; per ognunadi queste facet viene calcolata le coordinate 3d e successivamente si calcolano deformazione espostamento. Come? Entrambe le telecamere guardano la stessa zona. Una volta che la macchina di provaimpone una forza, il provino si deforma.due telecamere: una a destra ed una a sinistra, cosa fanno, inquadrano la stessa zona del provino(ovviamente non hanno esattamente la stessa visione perché sono orientate in maniera differente). Quindiprovino scarico, successivamente la macchina di prova inizia ad imporre uno spostamento, una forza; ilprovino si inizia a

deformare e la telecamera punta una serie di immagini. Quindi cosa succede che successivamente il software della DIC poi va a confrontare le immagini 1, immagine 2, immagine 3 e ha quindi una distribuzione di deformazione dove i diversi colori vi dicono i diversi valori medi di deformazione.

Come si va poi a misurare l'errore di questo sistema di misura? si esegue il cosiddetto Zero strain test. Quindi cosa succede che quella digitale invece che non esce noi o una deformazione superficiale quindi una misura a tutto campo della mia superficie e sono senza contatto quindi non va ad inficiare effettivamente la misura. Tuttavia a questo punto, ho una misura solo sulla superficie e non all'interno del mio provino. Pertanto se voglio avere queste informazioni, devo usare un altro strumento Digital Volume Correlation Analoga come principio alla DIC.

La Digital Volume Correlation (DVC) è una tecnica di misura innovativa, che quantifica spostamenti e deformazioni non soltanto sulla superficie ma anche all'interno del materiale.

superficie del campione, ma in tutto il suo interno. Si tratta di un'estensione della DIC (Digital Image Correlation). Affinché la correlazione dei volumi digitali abbia successo, le immagini di volume devono contenere un pattern casuale, che è visto come un cambiamento locale di contrasto. Nel caso delle scansioni μ-CT il pattern sarà prodotto da variazioni della densità del materiale, da vuoti d'aria o dalla presenza di diversi tipi di materiale all'interno della matrice del corpo principale. L'immagine di volume è suddiviso in sottovolumi (Subvolume) all'interno dei quali degli algoritmi calcolano gli spostamenti del pattern, che rappresenta lo spostamento del materiale. Per ogni coppia di immagine di volume, la DVC è in grado di restituire oltre un milione di vettori di spostamento. Quindi non c'è un sistema di misura che è ottimale per tutte le cose, ma a seconda di ciò che voglio, ho

Una soluzione migliore rispetto alle altre.

APPLICAZIONE

Obiettivo: vedere se fosse possibile studiare contemporaneamente deformazione di vertebra e disco intervertebrale a livello superficiale. Cioè STUDIO DI FATTIBILITÀ.

Utilizzo DIC ho una mappa di deformazione.

Naturalmente il disco intervertebrale si deforma maggiormente rispetto alla vertebra. Inoltre esso si deforma ingrandendosi.

A questo punto, dopo aver studiato un segmento di maiale, ha studiato un tratto di colonna per simulazione dell'intervento chirurgico.

PSO = intervento chirurgico (quello che abbiamo visto in precedenza). Prima si testa intatta, poi il chirurgo effettua il taglio e successivamente piega posteriormente fissandolo con 4 barre. Intervento che viene fatto per ripristinare la lordosi della colonna.

Si sono simulati diversi movimenti: flessione anteriore e posteriore, flessione destra e sinistra.

Quello che si ottiene è una mappa di deformazione del legamento longitudinale anteriore.

• Simulare diverse condizioni di carico
• Simulare diversi interventi chirurgici

TUMORI DEL RACHIDE

Un tumore spinale è una massa patologica di tessuto, la quale coinvolge il midollo spinale o la colonna vertebrale. Le cellule che costituiscono la massa tumorale crescono e si moltiplicano velocemente, in quanto non sono regolate dai normali meccanismi inibitori presenti nelle cellule sane. I tumori spinali possono essere benigni o maligni e possono inoltre essere ancora divisi in:

• Primitivi, ovvero che originano dal midollo spinale o dalla colonna
• Metastatici o secondari, nei casi in cui essi provengano da altri tumori localizzati altrove.

I tumori spinali si possono classificare in base alla regione della colonna che vanno a colpire. Si riconoscono quindi:

• Tumori cervicali
• Tumori toracici
• Tumori lombari
• Tumori sacrali.

Una volta diagnostico il tumore, viene fatta una scansione TAC ed eventualmente una Risonanza.

Un'asportazione in blocco, aprendo una via anteriore e posteriore, il tessuto asportato deve poi essere sottoposto ad analisi istologica, per poter poi decidere il trattamento mirato. In questa filiera si inserisce il lavoro svolto dal prof Cristofolini: Entro 2 hr il provino arriva in laboratorio, bisogna fare la prova e soprattutto evitare il danneggiamento poiché bisogna fare analisi istologica. Dopo si fa la DIC. In particolare il blu di metilene non altera l'istologia, dunque si può applicare. In una vertebra sana, deformazione uniformi; in una vertebra non sana, ci sono dei picchi di deformazione, che indicano una criticità a causa della presenza del tumore stesso.

Seminario sulle protesi Del 01-04-2020 La protesi d'anca è l'endoprotesi articolare più utilizzata in chirurgia ortopedica. Negli anni sono state sviluppate protesi che coprivano solamente la testa del femore (Protesi epifiseale che sostituisce solamente la superficie

articolare tra il femore e il bacino) ripristinando la superficie articolare,protesi che sostituivano la testa del femore (Endoprotesi che sostituisce solamente la parte femoraledell’articolazione, la quale si accoppia con l’acetabolo fisiologico del bacino) e che venivano fissateall’interno del canale midollare del femore, alcune di queste prevedevano anche la sostituzionedell’acetabolo e infine protesi, quali quelle maggiormente impiegate oggi, costituite principalmente da 4elementi (Artoprotesi o protesi totale d’anca (Total Hip Arthroplasty – THA) ):

• Uno stelo femorale metallico infisso nel canale midollare del femore (può essere rivestito diidrossiapatite per facilitarne l’ancoraggio all’osso femorale)
• Una testina sferica metallica: è la parte terminale della componente femorale del dispositivo→protesico di forma sferica e si accoppia con la cavità interna del cotile per formare

L'articolazione protesica comprende:

• Un elemento articolare acetabolare, detto cotile
• Un supporto metallico, del cotile, che vincola quest'ultimo alle ossa del bacino

Una volta fissate all'osso, procedimento che può riguardare diverse tecniche a seconda dei casi, le componenti della protesi vengono accoppiate dando vita allo snodo articolare.

PROTESI CEMENTATE E PROTESI NON CEMENTATE

Le prime protesi totali d'anca erano del tipo non cementato e il loro ancoraggio all'osso era dovuto al semplice incastro meccanico. Successivamente vennero sviluppate protesi cementate, per le quali l'ancoraggio all'osso dipende da una resina acrilica (cemento acrilico a base di PMMA), interposta tra la protesi e l'osso, la quale indurendosi determina la stabilità all'interfaccia. Attualmente sono in uso entrambi i tipi che presentano diversi vantaggi e svantaggi.

PROTESI CEMENTATE impiegate prevalentemente in soggetti osteoporotici,

ovvero anzianiUno stelo cementato consente uno stabile ancoraggio della protesi, riempiendo del tutto lo spazio tra l'osso e la protesi stessa. Questo tipo di ancoraggio è particolarmente indicato per gli anziani, in quanto garantisce una maggiore stabilità e resistenza nel tempo.