Determinazione dell’accuratezza e sensibilità di un protocollo sperimentale per la misura delle deformazioni superficiali di corpi vertebrali metastatici = Assessment of accuracy and sensitivity of an experimental protocol for measuring surface strain on metastatic vertebral bodies.

I pazienti con tumore in stadio avanzato al seno, alla prostata o altri distretti corporei sviluppano, tra il 15 ed il 70% dei casi, metastasi ossee. La colonna vertebrale è il sito più colpito dalle metastasi. Le metastasi possono causare un indebolimento della resistenza meccanica della vertebra con conseguente rischio di frattura o instabilità della colonna. Il sistema di valutazione più usato per stimare il rischio di instabilità della colonna vertebrale è lo Spinal Instability Neoplastic Score (SINS). Il SINS comprende sei parametri, di cui cinque radiografici ed uno clinico. Presso l’Istituto Ortopedico Rizzoli è in corso un progetto (qSINS) che ha l’obiettivo di sviluppare e validare un modello numerico predittivo del comportamento meccanico di vertebre con discontinuità nella struttura trabecolare del corpo vertebrale con l’obiettivo finale di integrare il SINS con valutazioni quantitative relative al comportamento biomeccanico delle vertebre metastatiche. Il mio lavoro di tesi si inserisce all'interno del progetto qSINS con l'obiettivo di implementare e validare il modello sperimentale, ideato dal Laboratorio di Tecnologia Medica, necessario per determinare il comportamento dei corpi vertebrali con metastasi simulate in condizioni di carico definite. Questo modello sperimentale rappresenta l’evoluzione di un precedente modello usato per provare vertebre intatte. La principale modifica consiste nell’aggiunta di un trasduttore di posizione necessario per monitorare il cedimento sotto carico del piatto vertebrale. Il modello sperimentale è stato utilizzato per eseguire prove su pseudo-vertebre realizzate in polietilene (PE) realizzate definendo il percorso utensile a partire da scansioni tomografiche (TC) delle vertebre lombari L3, L4, L5. Le pseudo-vertebre hanno la medesima morfologia del piatto vertebrale superiore delle vertebre umane. Si differenziano dalle vertebre umane per le pareti verticali e la superficie inferiore, volutamente piana per poter essere poggiata su un sensore di pressione ed ottenere la distribuzione di pressione sulla base di appoggio. Per valutare l'impatto della presenza di una metastasi sulla risposta meccanica del corpo vertebrale, sono stati creati difetti nel corpo vertebrale con dimensione massima di 25 mm. Le prove hanno dimostrato la possibilità di monitorare l’abbassamento del piatto superiore e delle pressioni di contatto sulla faccia inferiore del campione. I dati sperimentali hanno confermato i) la presenza di un errore sistematico che determina una sottostima, dell’ordine di grandezza del 10%, nella misura delle deformazioni superficiale che si generano nelle pseudo-vertebre sottoposte ad un carico di compressione e ii) la possibilità di identificare variazioni nelle deformazioni superficiali dell’ordine dei 100 µstrain. Le prove condotte hanno dimostrato l’applicabilità del protocollo sperimentale per la conduzione di prove su vertebre umane che costituirà la prossima fase del progetto qSINS.