Simulazione di un modello muscolo-scheletrico di colonna vertebrale in ambiente multibody = Simulation of a musculoskeletal spine model in a multibody environment

Background: In base ai dati ISTAT più recenti a disposizione, emerge come l’artrosi e l’artrite influenzino in modo importante la popolazione over-50 durante lo svolgimento di attività quotidiane. Una percentuale non trascurabile soffre di spondilosi lombare ed è costretta a sottoporsi a delicati interventi di fusione spinale per ridurre il dolore invalidante. Non sempre i follow-up sono incoraggianti e talvolta si generano patologie secondarie. Materiali e metodi: Tra i modelli muscolo-scheletrici a disposizione, realizzati con il software OpenSim, si sceglie il modello di Bruno perché dettaglia tutte le articolazioni toraco-lombari del rachide ed è validato per la stima di carichi spinali in posizione eretta, flesso-estensione del tronco, rotazione assiale e flessione laterale. Si modifica una versione del modello già scalata su un soggetto maschile appartenente alla fascia d’età 50-59 anni e partecipante al “Framingham Heart Study”. Si simulano due fusioni lombari di differente lunghezza. Mediante gli specifici tool del software, si eseguono in successione un’ottimizzazione statica per stimare le forze muscolari agenti e un’analisi delle reazioni articolari per stimare i carichi di compressione e taglio. Risultati: Si studiano i carichi agenti nel tratto lombare e le variazioni delle forze muscolari. Nei modelli con fusione lombare, i carichi di compressione talvolta superano quelli stimati nel modello originale e le forze di taglio stimate a livello di L5-S1 sono più che raddoppiate rispetto a quelle di riferimento. Le forze muscolari della zona lombare si ridistribuiscono per garantire il mantenimento dell’equilibrio nelle diverse posizioni. Si pone particolare attenzione sui muscoli spinali (sacrospinale e trasversospinale) poiché non vi sono variazioni rilevanti in quelle esercitate dai gruppi muscolari distanti dalle fusioni lombari. Le differenze sono più evidenti per il caso di fusione di quattro articolazioni intervertebrali. Il modello con solo due articolazioni fuse mostra un comportamento simile al modello originale.