Analisi modale e monitoraggio della guarigione di un simulacro di tibia con fissatore esterno X-frame

La guarigione delle fratture delle ossa lunghe è un processo complesso che richiede un supporto stabile per garantire un corretto recupero. Per la tibia, essendo una delle ossa più lunghe e importanti del corpo umano, una guarigione corretta è cruciale per il completo recupero dell’equilibrio e del pieno movimento. I fissatori esterni rappresentano una soluzione innovativa ed efficacie, difatti sono tra i metodi più utilizzati in caso di fratture complesse. Sono particolarmente indicati per la loro capacità di mantenere il corretto allineamento delle ossa fratturate, offrendo una stabilizzazione efficace senza interferire direttamente con l’area lesionata, ma soprattutto senza compiere interventi estremamente invasivi. Tuttavia, il monitoraggio del processo di guarigione tradizionale riguarda l’impiego assiduo di radiografie con conseguenti rischi legati all’esposizione alle radiazioni per i pazienti. Questa tesi si propone di esplorare un metodo alternativo per il monitoraggio della formazione del callo osseo, in seguito a fratture tibiali che vengono trattate con fissatori esterni, evitando l’uso di radiografie. Il metodo proposto si basa sull’analisi della trasmissibilità delle vibrazioni attraverso il sistema fissatore e tibia. Durante la guarigione, il callo osseo che si forma tra i segmenti fratturati modifica le proprietà meccaniche della struttura, influenzando il modo in cui le onde si propagano attraverso sia l’osso che il fissatore. Misurando queste variazioni è possibile ottenere informazioni sullo stato di guarigione dell’osso, ed in particolare sul progresso di formazione del callo osseo, in modo sicuro e poco invasivo. Nel corso dello studio è stato utilizzato un sistema di eccitazione su un simulacro di tibia alla quale è stato impiantato un fissatore esterno. Su di essa sono state condotte prove di analisi modale e misurazioni della trasmissibilità prima sulla tibia intera, poi simulando la frattura e successivamente sulla tibia sulla tibia ricostituita mediante processo di incollaggio. Durante la fase di incollaggio è stata misurata la trasmissibilità delle vibrazioni al fine di monitorare la guarigione simulando il processo di formazione del callo osseo. L’analisi modale consente di caratterizzare le proprietà dinamiche della struttura, mentre lo studio della trasmissibilità permette di individuare variazioni significative nel comportamento meccanico, legate al processo di frattura e rigenerazione ossea. I risultati ottenuti confermano che l’analisi delle vibrazioni può essere utilizzata per monitorare efficacemente il progresso di guarigione della frattura. Questo approccio rappresenta un’alternativa valida ed innovativa rispetto alla metodologia tradizionale, offrendo il vantaggio di ridurre l’esposizione frequente alle radiazioni e la diminuzione dei costi legati all’uso ripetuto di radiografie. L’adozione di tale metodologia potrebbe contribuire, quindi, a migliorare l’efficacia di trattamenti ortopedici e la degenza della guarigione del paziente. Rappresenta un’innovazione nel campo biomedico e apre la strada a studi futuri riguardanti l’utilizzo di dispositivi di fissazione di ogni tipo.