Modellazione agli elementi finiti di un’Unità Funzionale Spinale

Introduzione La modellazione agli elementi finiti è un argomento di ricerca agli inizi nell’ambito della biomeccanica computazionale; l’interesse nei confronti di questo settore è aumentato con lo sviluppo di tecniche avanzate di visualizzazione e ambienti in realtà virtuale per la chirurgia. In questo lavoro di tesi è stato affrontato il problema della realizzazione di un modello agli elementi finiti di un’unità funzionale spinale in grado di consentire l’analisi dello stato di sforzo e deformazione della struttura, con l’obbiettivo di poterlo usare in ambito di progettazione per la realizzazione di protesi spinali. L’utilizzo di superfici anatomiche reali, caratterizzate da geometrie irregolari, ha reso la fase di modellazione solida (boundary recover) estremamente delicata; in alcuni casi gli elementi appartenenti alle zone più irregolari sono costretti a deformarsi eccessivamente (es. ASPECT RATIO fuori dai limiti di warning) per inseguire la geometria. La difficoltà maggiore è legata, però, alla ricerca di proprietà del materiale che siano attendibili; mentre non si sono riscontrati grossi problemi sulla caratterizzazione meccanica dei vari costituenti ossei, per quel che riguarda i tessuti molli che costituiscono il disco si sono utilizzate due metodologie di lavoro differenziate. Lo scopo dell’elaborato svolto è stato quello di stimare la reazione della struttura sotto l’effetto dei carichi applicati, con particolare attenzione rivolta verso il disco intervertebrale, per il quale è stata, pure, prevista una sua sostituzione con una protesi di tipo TLIF e di largo impiego presso la clinica Quartu S. Elena. La stesura di questa tesi si è articolata nelle seguenti sezioni: