Caratterizzazione meccanica di Fascia Lata umana per applicazioni in chirurgia ricostruttiva: analisi tramite prove meccaniche, Digital Image Correlation e Finite Element Method = Mechanical characterization of human Fascia Lata for applications in reconstructive surgery: analysis by mechanical tests, Digital Image Correlation and Finite Element Method

La Fascia Lata è una struttura connettivale che avvolge i muscoli superficiali della coscia e li separa dallo strato ipodermale. Essa è più spessa lateralmente che medialmente e tale ispessimento è chiamato tratto ileotibiale, il quale funge da sito di attacco muscolare. Oltre alle funzioni proprie di stabilità e protezione così come di attuazione e coordinazione dei movimenti, la Fascia Lata suscita grande interesse in ambito medico grazie alla sua versatilità che le consente di essere una fonte di tessuto connettivo denso per un’ampia varietà di procedure chirurgiche tra cui la sigillatura del tessuto polmonare, la riparazione del foro faringeo, la ricostruzione del capezzolo, la correzione delle deformità palpebrale, la ricostruzione addominale e ancora una possibile applicazione per la sostituzione di tendini o legamenti in campo ortopedico etc. L’attrazione dell’utilizzo della fascia come innesto deriva dalla facilità del suo prelievo e dalla scarsità delle sue popolazioni cellulari, nonostante non sia esente dallo scatenare processi infiammatori che potrebbero essere superati eseguendo trattamenti di decellularizzazione al tessuto. Di conseguenza, data l’importanza della Fascia Lata in chirurgia, è fondamentale comprenderne il comportamento biomeccanico: in questa tesi ci si propone di indagare con tre metodi diversi la risposta meccanica che dipende dalla struttura interna del materiale, quindi dalle distribuzioni, orientazioni e interconnessioni delle componenti microstrutturali. Dall’analisi della letteratura, che tratta soprattutto fascia animale piuttosto che umana, si è partiti per ideare delle indagini sperimentali su campioni di Fascia Lata umana presso il “Laboratorio di Nanomeccanica Bioispirata N.Pugno”. Le prove meccaniche a trazione hanno permesso di ricavare le curve Forza-Allungamento, poi trasformate in curve Sforzo-Deformazione per essere indipendenti dalle dimensioni dei provini di tessuto, e di conseguenza grandezze come modulo elastico e resistenza massima. Al fine di approfondire nel dettaglio il comportamento del tessuto, alle prove di trazione uniassiale è stata affiancata l’analisi degli spostamenti e delle deformazioni a tutto campo eseguita tramite il DIC (Digital Image Correlation), un metodo ottico che utilizza tecniche di tracciamento e registrazione delle immagini per misurarne in maniera accurata i cambiamenti 2D e 3D. Grazie al DIC, e la successiva elaborazione con il software “VIC 3D”, la quantità di informazioni raccolte sui dettagli degli spostamenti e delle deformazioni in varie direzioni è aumentata perché sono state ricavate delle mappe con valori locali. Infine, la tesi presenta una sezione relativa alla simulazione numerica eseguita con il software “Ansys”: sono state ricreate le geometrie dei campioni di tessuto con “AutoCAD” e successivamente, tramite un’analisi step by step agli elementi finiti, è stata simulata la prova meccanica applicando un modello matematico iperelastico di Mooney-Rivlin. In conclusione, la Fascia Lata umana ha mostrato un comportamento fortemente anisotropo e ottime proprietà di resistenza in particolare lungo la direzione longitudinale delle fibre non essendo mai arrivata a rottura, questo fa ben sperare per le applicazioni in chirurgia. Lo studio preliminare, che ha fornito una statistica sulla resistenza e sull’elasticità del tessuto biologico umano non trattato, servirà come riferimento per le future prove su campioni di Fascia Lata decellularizzata.