Progettazione ed analisi multibody di un concept protesico d'anca per soggetti pediatrici affetti da paralisi cerebrale = Design and multibody analysis of a hip prosthetic concept for pediatric subjects with cerebral palsy

La paralisi cerebrale infantile (PCI) è una patologia pediatrica che intacca il sistema muscolo scheletrico. Fra le innumerevoli conseguenze determinate dalla PCI vi è la progressiva dislocazione della testa femorale dal suo alloggiamento, responsabile di forte dolore acuito nei soggetti che presentano una tipologia della patologia definita spastica. La presenza di spasticità determina una condizione in cui vari gruppi muscolari diventano estremamente rigidi, limitando il raggio di movimento e causando ulteriore dolore e deformazione delle articolazioni. L’obiettivo principale di questo lavoro di tesi consiste nella ricerca di una geometria adatta alla realizzazione di una protesi d’anca con lo scopo di alleviare il dolore provocato da una possibile lussazione. La PCI trattata in tale lavoro di tesi considera esclusivamente la casistica di soggetti non deambulanti, con gravità elevata nelle funzioni motorie. La protesi progettata non prevede infatti la mobilità del paziente. La geometria dell’anca relativa ad un paziente con PCI è stata segmentata partendo da immagini mediche TC. Per la realizzazione della protesi si è utilizzato il software di disegno tridimensionale Solidworks; avendo la ricostruzione volumetrica del bacino del soggetto è stato possibile realizzare il design della protesi partendo da alcuni punti appartenenti alla zona acetabolare. Per verificare la stabilità del componente protesico, è stato importato il tutto in ambiente multibody (MB). Tramite il software Adams è stato possibile condurre un'analisi MB nella quale sono state vagliate diverse simulazioni di tipo dinamico. Fra le prove considerate si è osservata la reazione dell'anca in riferimento alla protesi realizzata, in presenza di spasmi attribuiti ad alcuni gruppi muscolari. È stato condotto un lavoro di ottimizzazione del design protesico, effettuando in modalità iterativa rispettivamente la modifica della geometria fino ad ottenere una forma quanto più anatomica possibile e l’analisi MB affinché si avesse una buona funzionalità. In conclusione, la geometria finale riportata in questo lavoro di tesi dimostra una buona stabilità in quanto dalle analisi MB condotte si evidenzia che la testa femorale rimane all’interno della zona acetabolare seguendo la geometria della protesi, anche quando vengono simulati degli spasmi nei muscoli estensori ed adduttori. Si è riscontrata un’azione importante svolta dalle forze passive dei muscoli Grande Gluteo e Ileopsoas nel limitare gli spostamenti della testa femorale in seguito alla trazione provocata da eventuali spasmi negli altri muscoli dell’anca. Tuttavia, quando la spasticità viene attribuita ai due muscoli sopra citati la stabilità non permane. In prospettiva, la raccolta di dati di letteratura ed il modello realizzato possono essere considerati come base per successivi studi che potrebbero riguardare un'ulteriore ottimizzazione della geometria da testare con spasmi che coinvolgono tutti i gruppi muscolari dell'anca e la valutazione dei materiali utilizzabili.