Analisi strutturale mediante Metodo agli Elementi Finiti di viti innovative per l’osteosintesi di fratture del femore = Structural analysis using the Finite Element Method of innovative screws for the osteosynthesis of femoral fractures

La Vite di Bloccaggio a Fissazione Variabile (VFLS) è una vite di osteosintesi che garantisce un comportamento dinamico della struttura di fissaggio per soddisfare le esigenze del tessuto osseo durante il processo di guarigione. Con un manicotto realizzato in materiale polimerico con un profilo di degradazione specifico, la VFLS funziona inizialmente come una vite di bloccaggio standard per fornire stabilità all'osso sia prossimale che distale alla placca. La vite tradizionale Locking Screw (LS) invece attua una stabilizzazione rigida che agisce in modo uniforme sia nella zona prossimale che distale. Quando inizia la formazione del callo osseo, la degradazione del manicotto consente maggiori micro-movimenti inter-fragmentari, facilitando il processo di guarigione dell'osso. Durante la prima parte di questo progetto, il primo obiettivo è stato modificare opportunamente un modello di placca acquisito nei precedenti progetti di tesi. Il modello iniziale conteneva rumore generato dalle acquisizioni effettuate, quindi è stato necessario ulteriore processing per migliorarne l'accuratezza. Inoltre, sotto indicazioni di un chirurgo ortopedico è stato modificato un modello CAD di un femore sintetico con l'obiettivo di aumentarne l’accuratezza fisiologica ed assicurarsi che le modifiche apportate al modello avrebbero portato ad una rappresentazione più realistica della struttura e della funzione del femore. Successivamente, la struttura è stata testata tramite analisi agli elementi finiti utilizzando un sistema di carichi sperimentali e vincoli per validare il modello del solo osso femorale. Questo modello di femore è stato sviluppato al fine di inserirlo in uno più ampio che permettesse di simulare il processo di guarigione del femore con fratture diafisarie trasversali. Carichi sperimentali, tra cui i muscoli come gli abduttori, la fascia lata prossimale e distale ed il vasto laterale, sono stati applicati per simulare il comportamento del femore sotto carichi e movimenti fisiologici nel ciclo del passo. Sono stati creati due modelli e ciascuno di essi è costituito da una placca per fratture diafisarie ed otto viti, con la differenza che il primo modello è costituito da sole LS, mentre il secondo da quattro viti LS nella regione distale e quattro viti VFLS in quella prossimale. Il confronto viene effettuato per diverse larghezze di frattura al fine di testare quale sia la configurazione più appropriata nei casi di applicazione specifici. Il confronto si basa su diversi parametri come deformazione, spostamento e stato di stress nella configurazione più critica del ciclo del passo ovvero quella corrispondente all’appoggio monopodalico. I risultati indicano che il modello esaminato in questo lavoro presenta un comportamento più flessibile rispetto alla configurazione che utilizza solo le viti LS. In particolare, lo strain del gap di frattura nella configurazione mista, quando il manicotto polimerico è completamente integro, risulta molto simile alla configurazione costituita da sole LS. In conclusione, il comportamento ottenuto dimostra che la fissazione variabile ha un funzionamento differente rispetto alla fissazione constante tradizionale, e questo potrebbe fornire ai chirurghi un’ulteriore opzione per trattamenti futuri. In seguito si potrebbero simulare altre possibili applicazioni delle VFLS, come fratture oblique di spessore o angolazioni differenti e sviluppare linee guida per l’utilizzo di questa nuova tecnologia di viti per l’osteosintesi nel trattamento di fratture di femore.