La composizione corporea e la massa sono sufficienti per stimare i carichi lombari in posizione eretta? Un’indagine preliminare mediante modello multi-body. = Are body composition and mass sufficient to estimate the lumbar loads in a standing position? A preliminary study based on multi-body modeling.

Negli anni sono stati realizzati numerosi studi al fine di stimare i carichi agenti sulle vertebre principalmente mediante misure in vivo di pressione intradiscale (IDP) e modelli computazionali. Tuttavia, la maggior parte di essi è limitata all’analisi di soggetti normopeso. Di recente sono state eseguite nuove analisi mediante modelli soggetto-specifici di individui sovrappeso o obesi, il cui uso, tuttavia, è limitato dalla necessità di avere un’elevata quantità di dati. Pertanto, la presente tesi mirava alla realizzazione di un modello per la stima dei carichi lombari che tenesse conto delle differenze di composizione e distribuzione di massa nella parte superiore del corpo, riducendo il numero di dati e parametri necessari per l’implementazione del modello. Sono stati considerati individui con BMI compreso tra 15 kg/m^2 e 40 kg/m^2, così da includere soggetti sottopeso e obesi. In primo luogo, è stato realizzato un modello di regressione per modificare il posizionamento del centro di massa (CM) dei segmenti della parte superiore del corpo in base alla percentuale di massa grassa totale (%FM) disponibile. Questa relazione è stata quindi usata per integrare il posizionamento dei CM patient-specific in un modello multi-body OpenSim esistente, che è stato utilizzato per fare analisi statiche simulanti la posizione eretta. Sono state condotte analisi preliminari per valutare in che misura le variazioni di posizionamento del CM degli arti superiori e del tronco influenzassero le stime dei carichi lombari. In seguito, è stata valutata una possibile sostituzione delle masse derivate da DXA con stime di letteratura. Infine, sono state effettuate simulazioni per valutare i cambiamenti nei carichi lombari stimati in soggetti con BMI comparabile e diversa FM%. Mentre le variazioni nei carichi lombari per le modifiche del CM degli arti erano tra 1 e 6 N, quelle del CM del tronco si attestavano tra 86 e 293 N, a conferma del maggiore effetto sui carichi del CM del tronco. Sulla sostituzione delle masse con stime di letteratura, i risultati hanno mostrato che le stime erano inferiori ai valori derivati da DXA, con una variazione percentuale minima e massima del 7,79% e del 26,13%. Nel complesso, confrontando stime e riferimenti di letteratura, i range delle forze di compressione e delle IDP stimate (rispettivamente 358-1225 N e 0.30-1.04 MPa) erano in linea con quelli di letteratura (388-857 N e 0.27-0.75 MPa), sebbene nella porzione superiore dei range le stime superassero i riferimenti. Infine, per BMI equivalenti e diverse %FM non è stato riscontrato un trend univoco nelle stime: in alcuni casi i soggetti con %FM superiore erano sottoposti a carichi superiori, mentre in altri avveniva il contrario. Ciononostante, si è visto che l’incremento delle stime all’aumentare della %FM si verificava soprattutto per i BMI più elevati. I risultati hanno mostrato che la differenza massima tra FM% inferiore e FM% superiore si verificava tra soggetti con BMI pari a 29.67 e 29.68 kg/m^2. In questo caso lo scostamento assoluto tra le forze di compressione, mediato tra i livelli vertebrali, era pari a 377 N. Questi risultati, seppur parziali, mostrano che la composizione corporea e la distribuzione del grasso di ciascun soggetto influenzano i carichi di compressione lombari. Sebbene non sia stato possibile convalidare i risultati ottenuti, questo studio preliminare sostiene la necessità di ulteriori indagini e può costituire la base per ulteriori analisi.