Progettazione e prototipazione di un corsetto per scoliosi: analisi agli elementi finiti di un nuovo modello basato sui principi dei corsetti Lionese e Chêneau = Design and prototyping of a scoliosis brace: finite element analysis of a new model based on the principles of the Lyon and Chêneau braces

La scoliosi è una deformazione tridimensionale, permanente ed evolutiva della colonna vertebrale. La gravità della scoliosi è espressa dall’angolo di Cobb, calcolato misurando sulla lastra radiografica in proiezione antero-posteriore l’angolo risultante dai due corpi vertebrali più inclinati rispetto al piano orizzontale. Il trattamento prevede la correzione con un corsetto per angoli tra 30° e 45° prima della terminazione della crescita dell’osso e per scoliosi tra 20° e 30° che progredisce di oltre 5° in sei mesi. Un’ortesi per scoliosi ha il compito di sostenere e stabilizzare la colonna trasmettendo azioni volte a ripristinare la normale configurazione geometrica del rachide, limitando la dinamica della colonna nei piani frontale, sagittale e trasversale, e riducendo al minimo la lesività dei carichi residui attraverso una distribuzione ottimale. La stabilità dipende dalla elasticità del materiale e dalla geometria del corsetto. Due dei corsetti più utilizzati sono il Corsetto Chêneau, asimmetrico e personalizzato, noto per la sua capacità di modellare la colonna vertebrale e il Corsetto Lionese (Lyon) che combina elementi rigidi e flessibili per fornire supporto e correzione, ed è spesso utilizzato per curve toracolombari e lombari. Questo progetto di tesi nasce da una idea del dott. Alessio Ariagno, dell’Officina Ortopedica Maria Adelaide di Torino, di creare un nuovo modello di corsetto che possa unire i principi correttivi dello Chêneau con il vantaggio della regolabilità del corsetto Lionese. Nell’ambito della tesi è stato creato il modello geometrico CAD del nuovo corsetto, costituito da valve e aste telescopiche che permettono ad esso di essere indossato. Le aste telescopiche hanno tre diverse taglie (corta di 70 mm, media di 100 mm e lunga di 150mm) e ognuna di esse ha diversi angoli di curvatura (10°, 20°, 30°, 40° e 50°). Esse presentano delle testine sferiche alle estremità, che vengono inserite all’interno dei blocchi ovali, per rendere regolabile il nuovo modello di corsetto, e ancorate ad esso grazie all’utilizzo di viti standard. I materiali utilizzati sono il polietilene per le valve, lega di alluminio per le aste e per i blocchetti ovali e l’acciaio per le viti. Per il dimensionamento del nuovo modello è stata svolta un’analisi agli elementi finiti, confrontandolo con il corsetto Chêneau. I modelli dei due corsetti sono stati sottoposti alle stesse sollecitazioni: dei fixed support in corrispondenza della presa di bacino, come condizione al contorno, e delle forze orizzontali di 50N di espansione del corsetto verso l’esterno, secondo il principio dei tre punti. Successivamente sono stati selezionati sette remote points, scelti in posizioni analoghe per i due corsetti, lontani dai punti di applicazione di carichi e vincoli in modo da trascurare gli effetti di intensificazione. Questa analisi ha messo in evidenza valori di rigidezza dei due corsetti fra loro comparabili. Infine, è stato verificato che lo stress massimo agente su ogni componente non superi il limite di snervamento.