Studio biomeccanico del carpo equino mediante modello multibody = Biomechanical study of equine carpus by means of multibody model

Le articolazioni dell’arto anteriore equino sono spesso sottoposte ad alte sollecitazioni soprattutto durante le andature veloci come il galoppo. Quelle maggiormente soggette a lesioni sono l’articolazione del carpo e quella metacarpo-falangea. Le lesioni a queste due articolazioni spesso possono essere fatali per l’animale perché vanno a danneggiare sia le ossa sia i diversi tessuti molli, come cartilagine articolare, legamenti e tendini. Nel caso in esame l’animale è stato soppresso a causa della frattura di due ossa dell’articolazione del carpo e di una lesione molto estesa alla cartilagine carpale dovute ad una caduta in curva durante la corsa del Palio di Asti del 2015. Lo scopo di questo lavoro di tesi è la costruzione di un modello multibody dell’arto anteriore equino creato a partire da immagini TAC di questo cavallo specifico e lo studio delle sollecitazioni agenti sulla cartilagine del carpo attraverso una simulazione dinamica della falcata dell’animale durante il galoppo, al fine di confrontare i dati ottenuti dal modello e quelli ottenuti dall’analisi del carpo dell’animale stesso. L’obiettivo specifico è capire se effettivamente l’andatura veloce della corsa e l’inclinazione dell’arto del cavallo in curva possano spiegare un danno così esteso alla cartilagine. Nonostante in letteratura vengano presentati numerosi modelli multibody di sistemi muscoloscheletrici molto più complessi di quello realizzato in questa tesi, l’utilizzo di questo semplice modello ha permesso di tenere in considerazione la completa funzione biomeccanica dell’intera catena cinematica dell’arto anteriore e di poter studiare le sollecitazioni complessive agenti sull’articolazione di interesse. In modo particolare, dopo aver creato tutte le geometrie delle ossa dell’articolazione del carpo a seguito della segmentazione delle immagini TAC, queste sono state importante in un software di modellazione apposito per la realizzazione del modello multibody. Un primo modello, più semplice, ha permesso di analizzare la migliore superficie articolare delle ossa della prima fila del carpo, ottenuta da un elaborazione delle geometrie precedentemente ricavate, attraverso lo studio della forza di contatto tra esse e il radio. Questo passaggio è risultato fondamentale perché non si era a conoscenza del metodi di rielaborazione migliore che permettessero di ottenere una superficie del solido che fosse più avvolgente e una curva di contatto che fosse la più stabile possibile. Un secondo modello, più complesso, ha permesso di prendere in considerazione tutta la catena cinematica dell’arto anteriore equino per poter simulare la condizione dinamica nella quale è avvenuto l’incidente e ottenere dei dati sulle sollecitazioni agenti nella cartilagine del carpo nella stessa condizione del caso reale attraverso la misura della forza di contatto tra radio e ossa della prima fila del carpo. I risultati della forza di contatto sono stati rielaborati ottenendo la traiettoria dei punti di contatto. Le tracce dovute al contatto tra i diversi corpi considerati sono state infine confrontate con i dati reali per verificare che i punti di contatto ricavati dalla simulazione si trovassero in corrispondenza dei punti della cartilagine carpale lesionati.