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Analisi a Elementi Finiti 3D delle vertebre L3 e L4: confronto con i dati densitometrici per la predizione del rischio di frattura osteoporotica. = 3D Finite Element Analysis of the L3 and L4 vertebrae: comparison with densitometric data to predict the risk of osteoporotic fracture.

Valentina Lombardozzi

Analisi a Elementi Finiti 3D delle vertebre L3 e L4: confronto con i dati densitometrici per la predizione del rischio di frattura osteoporotica. = 3D Finite Element Analysis of the L3 and L4 vertebrae: comparison with densitometric data to predict the risk of osteoporotic fracture.

Rel. Cristina Bignardi, Alberto Audenino. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica, 2018

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Abstract:

3D Finite Element Analysis of the L3 and L4 vertebrae: comparison with densitometric data to predict the risk of osteoporotic fracture. L’ osteoporosi è una patologia scheletrica in cui vi è un deterioramento della microstruttura ossea, causato da uno sbilanciamento nel processo di rimodellamento che comporta una variazione della resistenza dell’osso stesso. Questo comporta un aumento della fragilità dell’osso e un maggior rischio di frattura. Le lesioni lombari di origine non traumatica sono per la maggior parte dovute a casi di osteoporosi, in tal caso le fratture spinali osteoporotiche possono verificarsi in assenza di traumi apparenti. Attualmente, la National Osteoporosis Foundation (NOF) ha stimato che negli Stati Uniti circa 10 milioni di persone hanno l’osteoporosi, mentre altri 34 milioni di individui soffrono di osteopaenia, che identifica una situazione in cui la densità ossea risulta essere lievemente più bassa del normale. Inoltre, nel 2005 sembra che l’osteoporosi sia stata causa di oltre 2 milioni di fratture ossee di cui 547.000 vertebrali. Alla base delle fratture c’è un progressivo peggioramento delle proprietà meccaniche dell’osso che si manifesta con l’avanzare dell’età.. Attualmente l’assorbimetria a raggi X a doppia energia (DXA) è stata indicata dall’Organizzazione Mondiale della Sanità come standard di riferimento per la diagnosi dell’osteoporosi. Attraverso questo esame diagnostico è possibile valutare la BMD (Bone Mineral Density) di particolari regioni di interesse del paziente in esame, ed estrarre dunque il T-score, su cui la diagnosi della patologia è effettuata. Questo rappresenta la deviazione standard del risultato densitometrico della massa ossea del paziente confrontato con quello di una popolazione giovane di riferimento dello stesso sesso ed etnia. Un altro parametro considerato è il Trabecular Bone Score (TBS) che rappresenta un indice della consistenza dell’osso. Il fattore di rischio di frattura aumenta in presenza di cambiamenti nella microarchitettura che inevitabilmente avvengono con l’età. Il T-score tuttavia presenta forti limitazioni, progressivamente evidenziate dalla letteratura scientifica degli ultimi decenni. A questo proposito metodologie aggiuntive sono state proposte, tra cui la modellazione a elementi finiti basata su imaging clinico, che sembra rappresentare un valido sostegno per migliorare la precisione diagnostica di questa patologia e di conseguenza la previsione di frattura nelle vertebre lombari. In questo studio, grazie alla disponibilità sia di immagini DXA che di immagini TC relative agli stessi pazienti, sono state eseguite analisi strutturali di modelli tridimensionali ad elementi finiti delle vertebre lombari L3 e L4 di 10 pazienti, sviluppati a partire da immagini tomografiche fornite dall’Azienda Ospedaliera Universitaria San Luigi Gonzaga di Orbassano. Sono state simulate condizioni di postura eretta e flessione, sia nel caso di una sola vertebra sia nel caso di un segmento vertebrale. Quindi, mediante criteri basati sulle deformazioni principali, è stato possibile stimare il carico ipotetico di frattura nei casi analizzati. Questo è stato successivamente correlato ai valori di T-score e TBS dei singoli pazienti, che rappresentano dati attualmente disponibili nella pratica clinica. I risultati preliminari hanno mostrato la presenza di una correlazione significativa tra il carico applicato durante la simulazione e il T-score.

Relators: Cristina Bignardi, Alberto Audenino
Academic year: 2018/19
Publication type: Electronic
Number of Pages: 70
Subjects:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica
Classe di laurea: New organization > Master science > LM-21 - BIOMEDICAL ENGINEERING
Aziende collaboratrici: UNSPECIFIED
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/8909
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