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Analisi sperimentale e numerica di diversi metodi di sintesi delle fratture metacarpali = Experimental and numerical analysis of different methods of metacarpal fractures fixation

Matteo Fassi

Analisi sperimentale e numerica di diversi metodi di sintesi delle fratture metacarpali = Experimental and numerical analysis of different methods of metacarpal fractures fixation.

Rel. Alberto Audenino, Mara Terzini, Andrea Tancredi Lugas. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica, 2021

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Abstract:

Le placche dorsali rappresentano lo standard attuale per sintetizzare le fratture aperte o instabili del metacarpo; permettono di ottenere un fissaggio molto stabile e una rapida ripresa. Queste placche presentano però alcune problematiche legate al danneggiamento di tessuti molli e tendini della mano ed un'eccessiva rigidezza. In questo studio viene presentato un nuovo metodo di fissaggio delle fratture metacarpali, molto meno invasivo e con meno problematiche, metodo che utilizza l'accoppiamento di fili di Kirschner e morsetti di Joshi; l'obiettivo di questo lavoro è verificare che questa sintesi riesca ad ottenere un fissaggio stabile della frattura ed essere quindi un valido sostituto delle placche dorsali. I metodi di sintesi analizzati sono tre: sintesi trasversale con cinque fili di cui uno interframmentario, sintesi trasversale bimetacarpale con quattro fili passanti anche attraverso al metacarpo sano adiacente e sintesi con due fili intramidollari. Le tre tipologie di sintesi vengono riprodotte su metacarpi Sawbone fratturati, i quali vengono successivamente testati con prove di flessione a sbalzo e prove di torsione al fine di analizzare la qualità della sintesi. Dai risultati delle prove si ottengono rispettivamente le curve forza-spostamento e momento-rotazione e da esse si ricavano la rigidezza flessionale/torsionale e il carico/momento di fallimento, i parametri più importanti per verificare la stabilità della sintesi. Tramite test ANOVA viene definita una differenza significativa tra la sintesi bimetacarpale e le altre, in quanto essa presenta i valori più elevati di rigidezza flessionale e carico di fallimento, risultando essere quindi la migliore. Per verificare la stabilità di questa sintesi vengono svolte le stesse prove anche su provini fratturati e sintetizzati con placche dorsali lineari non bloccanti, la cui efficacia è comprovata. Da queste prove vengono ricavati gli stessi parametri delle prove precedenti e confrontando i risultati della sintesi con placca e di quella con il doppio metacarpo si ottiene che la sintesi con placca dorsale presenta valori maggiori e quindi una migliore sintesi della frattura ma comunque i valori ottenuti dalla sintesi con il doppio metacarpo sono abbastanza elevati per ottenere un'ottima stabilità. In ultimo si è svolta anche una simulazione numerica della prova di flessione delle tre sintesi con fili di Kirschner e morsetti di Joshi; l'obiettivo è duplice: determinare le tensioni agenti sulla sintesi e verificare se è possibile ricreare la prova sperimentale con un'analisi numerica. Partendo da una scansione 3D del metacarpo si sono ricreate le tre sintesi ad immagine di quelle reali tramite il software HyperMesh; si sono realizzate le mesh 3D e sono state aggiunte le proprietà, i contatti e le condizioni al contorno. Come carico si è scelta una forza puntuale di 50 N applicata sull'epifisi distale del metacarpo. Si sono quindi analizzati i risultati in termini di spostamento verticale e tensione di Von Mises; gli spostamenti risultano molto vicini a quelli ottenuti sperimentalmente con carico di 50 N, per quanto riguarda le tensioni i valori maggiori si trovano per tutte e tre le sintesi nella zona dove i fili vanno a contatto con il metacarpo. Valori di tensione minori si trovano nella sintesi con doppio metacarpo, mentre per le altre due sintesi si raggiungono valori oltre ai limiti di snervamento, a riprova del fatto che la prima risulta essere la sintesi più stabile.

Relators: Alberto Audenino, Mara Terzini, Andrea Tancredi Lugas
Academic year: 2020/21
Publication type: Electronic
Number of Pages: 75
Subjects:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica
Classe di laurea: New organization > Master science > LM-21 - BIOMEDICAL ENGINEERING
Aziende collaboratrici: Politecnico di Torino
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/19648
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