“Sviluppo di un modello computazionale alla mesoscala di mesh erniale light weight: confronto con modello alla macroscala e validazione con prove sperimentali” = “Development of a computational model at the mesoscopic scale of a light weight hernial mesh: comparison with a macroscopic model and validation with in vitro tests”

Al giorno d’oggi, la chirurgia d’elezione per il trattamento dell’ernia addominale prevede l’impiego di reti e membrane polimeriche che, ricoprendo la lesione, impediscano la fuoriuscita dei visceri e permettano un adeguato rafforzamento della parete addominale. Questi dispositivi, noti comunemente con il nome di mesh chirurgiche, sono da anni oggetto di studio in ricerche che mirano a progettare e realizzare la “mesh ideale”, che combini caratteristiche ottimizzate sia in termini di design geometrico sia di materiali. In questo contesto, le prove sperimentali rappresentano lo strumento più comune per la caratterizzazione meccanica delle mesh, nonostante non siano disponibili ad oggi procedure standardizzate (ISO o ASTM). La caratterizzazione sperimentale richiede però l’ottenimento del prototipo di mesh chirurgica da sottoporre alle prove, ed è quindi una procedura lunga e dispendiosa. Per questo motivo, negli ultimi venti anni si è puntato a sviluppare metodi alternativi di verifica meccanica in grado di superare i principali limiti della sperimentazione in vitro. Tra questi particolare interesse rivestono i modelli computazionali alla mesoscala, modelli in grado di riprodurre la natura gerarchica delle mesh chirurgiche. Tra i vantaggi di questa modellazione spicca la possibilità di investigare le sollecitazioni locali generate dal dispositivo sui tessuti molli che con esso si interfacciano. Il presente lavoro di tesi si inserisce in questo contesto con lo scopo di sviluppare un modello numerico alla mesoscala che ricostruisca in modo realistico la trama di una mesh light weight. Grazie all’utilizzo di applicativi CAD e di calcolo numerico, sono stati sviluppati metodi di ricostruzione e semplificazione della geometria della mesh chirurgica a partire da immagini. Al contempo, i singoli filamenti di polipropilene costituenti il dispositivo sono stati caratterizzati mediante prove sperimentali di trazione uniassiale, estraendo così le proprietà del materiale. Dalla geometria ricostruita e dai materiali analizzati, sono stati realizzati modelli agli elementi finiti (FEM) che riproducessero la prova di trazione uniassiale e la prova di ball burst, delle quali erano disponibili dati sperimentali precedentemente acquisiti. Le performance del modello alla mesoscala sono state poi comparate con quelle di un modello membranale alla macroscala, ampiamente utilizzato in letteratura per la sua semplicità di realizzazione, evidenziando così vantaggi e svantaggi dell’analisi alla mesoscala.