Domande Biomeccanica PDF

DOMANDE BIOMECCANICA : - dal tipo di osso che si sta studiando, - da cui proviene, -dalla zona scheletrica da cui è prelevato, -dalla sua storia di carico, -dalle eventuali patologie da cui è eventualmente affetto, - La caratter...

DOMANDE BIOMECCANICA : - dal tipo di osso che si sta studiando, - da cui proviene, -dalla zona scheletrica da cui è prelevato, -dalla sua storia di carico, -dalle eventuali patologie da cui è eventualmente affetto, - La caratterizzazione meccanica di un osso riguarda la determinazione: -della curva di tensione- deformazione la cui pendenza fornisce il modulo di elasticità (modulo di young); -della rigidezza, -delle sollecitazioni limite di resistenza ( tensione di snervamento e tensione di rottura), -dei limiti di fatica. I metodi utilizzati si dividono per essere in vivo o in vitro, oppure per prove distruttive o non distruttive (ovvero al di sotto del limite di snervamento). Sono prove effettuate mediante sollecitazioni di tipo statico, dinamico o ad ultrasuoni su segmenti ossei fragili. il vantaggio delle n.d. è che si può testare lo stesso provino in diverse direzioni e in diverse condizioni di sollecitazione PROVE MECCANICHE: trazione o compressione su provini sui quali si misura poi la deformazione tramite degli estensimetri, dai valori ricavati si ricavano poi le curve tensione-deformazione, la cui pendenza serve a fornire il valore del modulo elastico di Young, dal provino. PROVE CON ULTRASUONI: Le prove ad ultrasuoni permettono la sperimentazione in vivo e vengono utilizzate sfruttando questa relazione: v^2=E/ro che mette in relazione il modulo di Young e il quadrato della velocità del suono attraverso il materiale. I segnali di emissione acustic formazione di varie microfratture. Infine con varie misure densitometriche si può risalire al modulo elastico e alla tensione di rottura. PROVE DENSITOMETRICHE: prove che permettono di ricavare, a partire dalla densità, il modulo elastico di un materiale o la sua tensione di rottura attraverso opportune relazioni. In generale della lunghezza originale mentr ha tensione di rottura a compressione circa 30volte trabecole che cedono quando soggetto a compressione.. Il modulo di young Come variano il modulo elastico ed il carico di rottura al variare della velocità di applicazione del carico? materiale viscoelastico. In un diagramma tensione- retta tangente) e la resistenza a ottura, crescono. Mentre diminuiscono la deformazione a rottura e la deformazione di snervamento. per via della maggiore energia assorbita in corrispondenza di una velocità più alta. Un esempio di applicazione si può  assorbire molta più energia per rompersi, quindi sopporta velocità di applicazioni più elevate. Si è osservato che la tibia assorbe circa il 45% di energia in più se il carico viene applicato velocemente. Che influenza ha la velocità di applicazione della deformazione sui valori di carico di rottura e modulo curva di carico nel diagramma tensioni- a velocità di deformazione mentre deformazione a rottura e deformazione a snervamento diminuiscono all aumentare della velocità. di fatica, rispetto alla tensione di rottura statica, rilevato in un esperimento su cavia? Quando un osso è sottoposto a sollecitazioni variabili nel tempo, siano di tipo muscolare o dovute a carichi esterni, si dice che è sottoposto a sollecitazioni a fatica. Al diminuire del carico al quale è sottoposto aumenta il numero di cicli Questo risultato è stato ottenuto grazie ad esperimenti in vivo condotti su tibie di topo, sulle quali si è visto che esiste un limite a fatica, ovvero un limite al di sotto del quale la 0,42 volte la tensione di rottura statica, un valore compreso tra 15 e 20 Newton. Non risulta che sia stata rilevata la resistenza a fatica in vivo su un osso umano, anche se ad esempio le rotture a funzionano da crick arrestor struttura ossea è un importante fattore di diminuzione della resistenza a rottura, tale effetto può verificarsi rde gradualmente le sue priorità di rigidezza e resistenza. Descrivere la curva tensioni- La curva tensione-deformazione è utilizzata per caratterizzare un materiale dal punto di vista meccanico, ed è ottenuta applicando su un provino delle forze note in trazione, compressione, torsione o flessione e misurando le successive variazioni di lunghe pendenza della curva si può ricavare il modulo elastico di Young, la tensione di snervamento o di rottura, la regione di linearità e le relative deformazioni. Si può ino sottesa dalla curva di carico. rottura. Dal grafico si nota infat leggermente. I grafici sono stati ottenuti mediante an deformazioni non superavano il 7% della lunghezza iniziale. Differenze tra osso corticale e osso spongioso piatte e delle epifisi delle ossa lunghe. Come il nome stesso lascia intendere, al microscopio si presenta come una spugna e al suo interno si notano molti spazi tra le trabecole. Le trabecole, variamente orientate e intersecate tra loro, grazie alla sua struttura alveolare, e permette ai muscoli di muovere le ossa più agevolmente. La distribuzione delle che arrivano da diverse direzioni. diafisi di queste ultime. Si tratta di un osso duro, solido, compatto, appunto, perché privo di cavità; piccoli canali sono massa scheletrica. Si presenta con la struttura a lamelle organizzate in osteoni compatto. Al loro interno, le cellule ossee (osteociti) sono distribuite in cavità. La caratteristica più evidente e, detto di Havers, decorrono nervi e vasi, sia sanguigni che linfatici. Nel loro insieme, lamelle e canale formano il sistema haversiano (sinonimo di osteone). I vari sistemi comunicano tra di loro (anastomosi), con la cavità midollare e con la superficie obliquamente, detti canali di Volkmann. Dimostrazione rapporto densitometrico tra osso corticale e spongioso. riale denso che lo rende molto resistente. Questo tipo di osso ha la caratteristica di poter sostenere maggiori tensioni, ma minori deformazioni prima della rottura. Arriva infatti a rottura quando le deformazioni superano il 2% della lunghezza iniziale. L come trabecular bone in quanto ha una struttura organizzata in travate, è un osso costituito da materiale spugnoso. Questo tipo di osso è molto flessibile e sopporta minori carichi concentrati, ma maggiori deformazioni prima della rottura. Esso arriva a rottura quando le deformazioni superano il 7% della lunghezza iniziale. La combinazione di questi due tipi di osso fornisce la resistenza reale della struttura umana. Il rapporto tra densità ompreso tra 2 e 8. Supponendo che il materiale osseo nei due casi lavori nelle stesse modalità, i due provini cilindrici abbiano la stessa altezza (h), la stessa massa (m), le stesse sezioni rette As (spongioso) e Ac (corticale), la stessa densità ps (spongioso) pc (corticale) si ottiene: Teoria di Eulero co critico che porta a rottura è proporzionale alle caratteristiche del materiale (E) e al momento di inerzia della sezione, mentre è inversamente proporzionale al quadrato della lunghezza equivalente: si assottigliavano e si , infatti grazie ad Eulero si sa che la resistenza di una. Inoltre si sa che il modulo elastico e la resistenza a trazione aumentano fino ai 40 anni mentre diminuisce la deformazione a rottura, ad esempio, tramite curve tensioni-deformazioni ottenute su provini di osso di età differenti, bambino presenta minore modulo elastico(modulo di Young) e resistenza a flessione e maggiore deformazione a rottura rispetto ad un provino di un osso adulto. Dal punto di vista strutturale, la riduzione delle deformazioni a rottura costituisce il più importante cambiamento - Gli studiosi affermarono che la diminuzione della deformazione a rottura è forse il più importante cambiamento -140 anni la struttura scheletrica non sarebbe neanche più in grado di sostenersi, però non si vedono grandi differenze sulle proprietà meccaniche in rapporto al sesso. Bonefield e Li studiarono il comporta comportamento per la protesizzazione soprattutto delle protesi cementate, si osservò che nel grafico di tensione- umento di T, in particolare nel grafico le temperature più basse sono sotto a 90°. I fori o canali con dei raggi di curvatura maggiori delle cricche che si possono creare si possono considerare positivi per la struttura, invece se hanno lo stesso ordine di grandezza o inferiore, riducono di molto la resistenza a rottura. In spongioso, si può anche intervenire creando degli intagli quando vengono fatte resezioni, modifiche di continuità asse scorre. Per effetto di intagli delle tensioni effettive. Metodi di analisi dello stato tensionale in elementi ossei Nella letteratura si individuano due diverse tipologie di analisi del comportamento delle strutture ossee e del loro accoppiamento a protesi: - Analisi sperimentali: sono analisi che possono essere effettuate in vivo o in vitro, in vivo sono stati studiati i comportamenti delle ossa con studi di tecnica estensimetrica, andando ad applicare sulle ossa esposte come rotula e tibia degli estensimetri a soggetti a cui veniva chiesto di camminare o correre, andando a riscontrare che durante la deambulazione si ha compressione-trazione, mentre nella corsa si ha una prevalenza di compressione. In vivo è anche usata la tecnica degli ultrasuoni in cui viene misurata la velocità di propagazione degli ultrasuoni attraverso sempre ossa esposte come rotula e tibia in soggetti prima e dopo che nelle donne, inoltre si ha un aumento di velocità di propagazione degli ultrasu fotoelastico su cui viene proiettato un fascio luminoso, cosi facendo si vanno ad individuare le zone di maggiore concentrazione delle sollecitazioni - diversi. Principali movimenti della deambulazione Flessione(0-135°), estensione (0-30°) abduzione (0-45°) adduzione (1-25°) rotazione interna (0-30°), rotazione esterna(0-60°). Quando si cammina è come se si formasse una sinusoide sul terreno e la forza peso cade sempre bacino e spostamento laterale. La forza è sfavorevole quando la forza muscolare R è maggiore di quella peso P. Comportamento meccan ingegneristicamente gli estensimetri sfruttano la legge di Ohm fatica. Ci sono due metodi per individuare le caratteristiche sopra citate: mediante gli estensimetri, con conseguente rottura del provino, oppure con gli ultrasuoni, senza rompere il provino. Gli estensimetri, sono alimentati elettricamente, formati da un filo di rame conduttore che cambia la sua resistenza a seconda che sia accorciato oppure allungato, quindi cambia la differenza di potenziale che si legge, p uno strumento molto sensibile, in gradi di ricavare gli spostamenti in termini di micro. Dalle prove effettuate mediante gli estensimetri, vengono ricavati poi i diagrammi tensione-deformazione, tens=F/A, def=dl/l. queste prove sono in genere distruttive, altrimenti non sarebbe possibile calcolare la tensione a rottura, delle volte però si arriva al di sopra del limite di snervamento, senza arrivate alla i ultrasuoni. Di solito si relazione tra gli eventi distruttivi e il rumore) e le misure densitometriche (mediante dei software che ci permettono di associare la lettura del modulo di Young a modelli matematici per valutare la densità). Analisi in vitro Per quanto riguarda le analisi in vitro, uno dei primi approcci fù quello della fotoelasticità sia a trasmissione a riflessione. La fotoelasticità sfrutta le proprietà di alcuni materiali birifrangenti nel momento in cui vengono sollecitati, è stata sfruttata in ambito biomeccanico per realizzare strutture di materiale fotoelastico, usati per i provini con nuovo metodo, da circa 10 anni è la digital i la misura di spostamenti e la capacità ottica di determinati softwre capaci di vedere gli spostamenti di piccoli puntini, a struttura e poi deformandola si può osservare, attraverso il software , che tutti i puntini si avvicineranno o si allontaneranno. Si avrà come risultato il campo degli spostamenti e il campo delle deformazioni. Rimodellamento osseo In letteratura, diversi autori indagano sia sperimentalmente che numericamente, sul comportamento delle strutture ossee o del loro accoppiamento a strutture protesiche sotto sollecitazioni dinamiche. Qual è lo scopo di questi studi? Lo scopo di questi studi è soprattutto di sollecitazioni che riceve e risponde modellandosi e modificando la direzione delle proprie fibre- gli studi si basano sulle teorie formulate da Wolf secondo cui sotto carico o in influenzata dalla storia di carico esterna. Esistono 3 processi con cui si indaga su una reazione tra azioni meccaniche e organizzazione del tessuto osseo: 1- Bone modeling: (processo di formazione per accrescimento) la forma delle ossa appare ottimizzata rispetto alla sua azione meccanica, tale forma non risulta essere solo dovuta ad un processo genetico, ma anche ad una questione evoluzionistica, quindi durante la maturazione scheletrica la morfologia delle ossa è anche definita dalla storia di carico fisiologica 2- Bone healing: (processo di riparazione delle fratture) in caso di fratture mal ridotte si osserva una grande riorganizzazione e attività del tessuto in prossimità della frattura. 3- Bone turnover: (ricambio osseo) durante la giornata ogni osso è soggetto ad una storia di carico, anche se tegrità strutturale dello scheletro. Sono effettuati anche esperimenti riguardo le teorie relative al legame tra il rimodellamento osseo e le azioni meccaniche esterne e si dividono in due categorie, quelle mirate ad indurre ipertrofia e quelle mirate a indurre atrofia. Descrivere i 3 processi in cui si osserva una chiara correlazione tra azioni meccaniche e organizzazione del tessuto osseo. I tre processi sono: bone healing, bone modeling e bone turnover. bone modeling: processo di formazione per accrescimento, la forma delle ossa è ottimizzata rispetto alla funzione meccanica che sono preposte a svolgere, la forma delle ossa non è codificata completamente a livello genetico, ma piuttosto è influenzata dalla storia di carico fisiologica durante la maturazione scheletrica bone healing: processo di riparazione delle fratture, è una riorganizzazione strutturale e mofologica che si osserva in seguito a frattura, si ha una importante modifica strutturale nei pressi della rima di frattura bone turnover: ricam rispondere ai cicli di carico durante le normali azioni quotidiane. La storia di carico giornaliera sarebbe infatti sufficiente a produrre micro danneggiamenti della matrice ossea. Descrivere le teorie condotte sul rimodellamento osseo e quelle relative al legame tra osso e le azioni meccaniche esterne organizzazione delle trabecole ossee si deve a Wolff. Molti esperimenti condotti sul rimodellamento osseo sono stati condotti come supporto alla teoria di Wolf, in particolare quelli tesi a produrre atrofia o indurre ipertrofia. Mediante esperimenti su soggetti adulti di lunghe permanenze a letto si è notato come la perdita di contenuto minerale interessasse soprattutto le ossa che in condizioni fisiologiche venivano sollecitate di più. Si nota invece una alla immobilizzazione della zampa destra dei cani per decine di settimane. Invece le tecniche per indurre ipertrofia sono o chirurgiche (osteotomizzando una delle due ossa lunghe, in modo che , oppure non chirurgiche (mediante sollecitazioni con un aumento del contenuto Anche i processi di riparazione delle fratture (bone healing) e di formazione per accrescimento osseo (bone modeling) sono per molti delle evidenze della validità della legge di Wolf. Ad oggi, tuttavia, non si è ancora stabilita in maniera inequivocabile la variabile di controllo del rimodellamento osseo e neanche la relazione quantitativa tra carichi meccanici e rimodellamento. Infatti, molti autori criticano le metodologie sperimentali perché prevedono che la manipolazione chirurgica provochi ipertrofia di per se, e perché la correlazione tra atrofia ed una assenza di carico sembra rispondere più ad un processo on/off, secondo il quale al di sotto di una certa soglia di sollecitazione meccanica, il tessuto inizia un processo di riassorbimento. Anche i processi di bone modeling e bone healing sono stati sottoposti a critiche in quanto coinvolgono rispettivamente un osso in fase di maturazione e uno danneggiato, senza dimostrazion alterate condizioni meccaniche. le leggi di Wolf. paragono gli studi di Meyer alla gru di Cullman per dimostrare che le variazioni funzionali o morfologiche delle ossa determinano una alterazione della struttura delle ossa e della loro conformazione esterna. È ormai noto che il tessuto osseo è uno di quelli metabolicamente più attivi: in essi coesistono continui processi di riassorbimento e deposito mirati ad adeguare la struttura alle di ossee sia condotta in modo da ottimizzare forma e dimensione delle stesse in modo da minimizzare gli sforzi esterni. Questi concetti sono stati formulati da Wolf nel 1892 attraverso due leggi: 1. legge generale della trasformazione ossea: ad ogni variazione funzionale ne corrisponde una architetturale del tessuto. Questa relazione può essere espressa in forma matematica. 2. l volume è stato sottoposto Prove:. Sono stati condotti degli esperimenti che si possono classificare in due gruppi: 1- Tesi a indurre ipertrofia o deposizione : condizione di carico maggiore rispetto alle condizioni fisiologiche per far , cioè introducendo fratture, su una delleossa lunghe accoppiate) o non chirurgici (con fissatori sterni che impongono al segmento osseo storie di carico esterne controllate) 2- Quelli tesi a produrre atrofia o basato su tre tecniche: permanenza a letto, assenza di gravità e immobilizzazione. Si può quindi affermare che: -quando un segmento osseo di supporto viene esposto a livelli di sollecitazione significativamente diversi da quelli fisiologici esso reagisce con variazioni di massa tissutale legate alla variazione di carico imposta; - in esperimenti di lunga permanenza a letto, è stato osservato che le ossa più sollecitate in condizioni fisiologiche tendono a demineralizzarsi maggiormente. Critiche alle leggi di wolf Lanyon e Rubin pubblicarono i loro lavori tra il 1984 e il 1985, e trovarono delle critiche da fare a Wolff: - itici osservano che nessuno degli esperimenti mostra qualsiasi correlazione tra il livello on/off secondo il quale al di sotto di una certa soglia di sollecitazione meccanica, il tessuto inizi un processo di  carico causa atrofia, ma anche solo la riduzione del carico. - diafisiaria in pecore a cui era stato applicato chirurgicamente il fissatore esterno senza sollecitarle con esso ipertrofiche periostali con deposizione di tessuto osseo simile al callo osseo. Quindi si può avere ipertrofia averlo messo. Vennero fatti anche altri esperimenti in critica agli esperimenti che convalidavano la legge di Wolff, e cioè Woolf condusse uno studio su un gruppo di giovani suini sottoposti ad un intenso programma giornaliero di corsa. Al termine di questo i suini mostrarono un netto inspessimento della diafisi femorale, rispetto ad altri maiali mantenuti in regime sedentario. Pur sembrando una prova in favore alla legge di Wolff, non si spiega il fatto che: - I suini erano giovani quindi in fase di accrescimento osseo, quindi si potrebbe non essere in presenza di rimodellamento osseo, ma di modellamento osseo; - aumento di spessore osservato era dovuto principalmente a una riduzione del diametro endostale, ma siccome il femore diafisario era sollecitato principalmente a flessione sarebbe stato più ovvio apporre tessuto osseo periostalmente; - Al contrario risulta più semplice giustificare il maggiore diametro endostale nel gruppo sedentario Esperimento di atkinson non ci trabecole orizzontali e un parziale assottigliamento di quelle verticali e questo era il primo cambiamento evidente, inoltre verificò che nei corpi vertebrali la perdita delle trabecole orizzontali si concentrava particolarmente nella zona centrale e non nella parte periferica, dove invece rimaneva indenne. Nei pazienti osteoporotici, quindi soggetti a indebolimento osseo, si ha un collasso sezione delle trabecole orizzontali. Articolazioni Artrite e artrosi Sono due differenti patologie delle articolazioni: - termina la secrezione di sstaze infiammatorie che ossa a contatto - Artrosi: non è una malattia ma una degenerazione dovuta alla vecchiaia o a traumi - Artrosi deformante primaria determinata da processi che hanno modificato i rapporti anatomici funzionali, come artrite che porta ad artrosi, traumi, diabete, osteoporosi e malformazioni congenite. Patologie articolari deformante p causa la formazione di escrescenze ossee dette osteofiti in corrispondenza del tessuto cartilagineo danneggiato, causandone un dolore ancora maggiore. Quella secondaria è solitamente in forma più leggera e nella maggior parte la gotta o il diabete, da fattori congeniti come la displasia oppure dalle artrite. Le ultime sono conosciute come artrite reumatoide, che è una malattia autoimmune che attacca il tessuto cartilagineo danneggiandolo.  La cartilagine La cartilagine è un tessuto connettivo molto simile al tessuto osseo, la principale differenza tra i due è la presenza di ialuronali e una grande quantità di acqua. Ci sono tre tipi di cartilagine: la ialina detta anche cartilagine articolare, la fibrocartilagine bianca e la fibrocartilagine elastica gialla. - la ialina è presente nelle articolazioni dove è di colore semitrasparente, nelle coste, nel naso, nei bronchi e nella trachea. Il numero di fibre di collagene non è elevato ed è flessibile ma resistente allo stesso tempo. - la fibrocartilagine bianca, si trova nella sinfisi pubica, nei dischi intervertebrali, cioè nelle strutture e nei tessuti che costituiscono articolazioni semimobili e nei menischi, è una sostanza che rende più stabile e più accogliente il bordo della superficie ossea e serve a ridurre la possibilità di lussazione, è una struttura di transizione che ha delle caratteristiche simili a quelle dei tendini e si avvicina a quella numero di fibre di collagene ed è più rigida - tipo di tessuto ma cambia il comportamento, contiene delle fibre elastiche che la rendono resistente ed la sua riparazione richiede molto tempo, è solo alimentata dal liquido sinoviale. Le funzioni della cartilagine sono: 1. 2. Ottimizzare la distribuzione dei carichi sulle ossa 3. Ammortizzare la trasmissione dei carichi impulsivi Teoria della lubrificazione La teoria della lubrificazione permette di esprimere matematicamente il fenomeno fisico della formazione di uno strato di lubrificante fluido, detto meato. I meccanismi della lubrificazione dipendono da: - - La forma delle superfici a contatto - Le proprietà chimiche e fisiche del liquido lubrificante e del materiale del cuscinetto Ci sono poi delle forme fondamentali di lubrificazione: - Idrostatica: in certe situazioni si vuole lubrificare un contatto tra elementi che sono soggetti a sollecitazioni statiche; - Elastoidrodinamica: si produce durante il moto relativo di due superfici. ,interviene nel caso di superfici deformate elasticamente da caroichi, in caso di velocità più basse e carichi piu alti - Mista: è una forma di transizione tra lubrificazione elastoidrodinamica e limite. - Limite: si verifica quando le superfici non sono separate dal lub paragonabile a quella del contatto secco. Idrodinamica: si produce durante il moto relativo di due superfici, lo spessore del meato aumenta all’aumentare di velocità e viscosità ma non deve essere al di sotto della rugosità tra superfici. Protesi per amputati Principali problematiche nella protesi di arto portante rotesi al moncone, a seconda esempio per una protesi trans-tibiale, una disarticolazione del ginocchio o una trans-femorale basta creare una buona questo tipo di protesi, i soggetti riescono ad ottenere una deambulazione quasi fisiologica. Nel caso invece di protesi per la disa pneumatica, occorre ricorrere a cinghie e cinture per ancorarsi al bacino ed in questo caso la deambulazione risulta meno aggraziata e il soggetto deve essere assistito da stampelle. 24) In base alla disposizione e forma dei condrociti si possono distinguere tre strati: -superficiale: condrociti di forma ovoidale; prevale acqua e collagene , minor quantità di proteoglicani. Le fibrille di collagene sono di piccolo diametro e disposte in maniera // rispetto alla direzione del movimento della superficie articolare. Per questo molto resistente agli sforzi al taglio -intermedio: diminuisce la quantità di collagene, le fibrille hanno diametro maggiore e non hanno orientamento preferenziale. Diminuisce acqua e aumentano proteoglicani. I condrociti hanno forma globulare e disposte in maniera omogenea. -profondo: collagene e acqua rimangono costanti, proteoglicani raggiungono massima concentrazione. Le fibrille disposte in maniera perpendicolare alla superficie di osso sottostante. Sempre forma globulare, ma diposti sotto forma di gruppi ISOGENI (2-6 cellule). movimenti che può muovere la mano artificiale per mezzo di elettrodi posizionati sui muscoli, ma i movimenti sono ancora elementari, quindi la ricerca è ancora aperta. (RICORDA CHE LA MANO NON è UN ARTO PORTANTE!!) GLI ARTI PORTANTI SONO TUTTE LE PROTESI CHE PERMETTONON LA DEAMBULAZIONE, ANCA, GINOCCHIO, CAVIGLIA. Principali problematiche della protesi arto portante Le principali problematiche che si presentano nel momento in cui si va a protesizzare un osso molto sollecitato sono: - Usura dei cortili: causata da continui movimenti e sollecitazioni e che potrebbe portare a far sì che i prodotti di usura causino una reazione da parte del tessuto osseo che non li riconosce come biocompatibili andando a polietilene e si va a scegliere una testa protesica di dimensioni adeguate che garantisca la minore usura possibile. - Forma dello stelo: la forma dello stelo deve essere scelta in maniera tale da non causare il fenomeno di stress shielding e conseguente by-pass dei carichi. - Entità dei micromovimenti: è opportuno che nel momento in cui si è stati soggetti a intervento di protesizzazione -operatorio, si limitino i movimenti relativi di sollecitazione dovuti alle normali attività umane facendo sì che questi siano - Mini invasività chirurgica - Complicanza: costituita per esempio dalla lussazione che può essere prevenuta andando ad usare testine più grandi e coppe più avvolgenti - - - Scollamento settico - Scollamento asettico Come possono essere classificate le protesi per arti inferiori per amputati? Inizialmente le protesi erano fatte su misura tramite un unico pezzo di legno, successivamente in Germania venne moncone veniva fata su misura. La classificazione delle protesi di arto inferiore dipende dalla parte amputata, si possono distinguere: - Protesi parziali o totali del piede: sono critiche perché il piede è poco vascolarizzato e ha una cute molto spessa, quindi cicatrizza molto difficilmente, poi ci sono molte ossa e poco tessuto molle, inoltre se si taglia - Transtibiali: non si può scaricare il peso tutt - Disarticolazione del ginocchio: il femore viene lasciato integro ed in certi casi anche la rotula - Trans- e senza però compromettere che viene lasciata inalterata. È necessario un buon contatto tra moncone e protesi. Più aumentano la biomeccanica da soddisfare, infatti in questo caso si devono aggiungere due articolazioni ovvero di ginocchio e di caviglia; - e emipelvectomia : caso parte del bacino. D emipelvectomia di rimuove anche parte del bacino. Le protesi di arto inferiore, più che estetiche, sono funzionali e la maggiorparte di queste sfrutta energia corporea, in alcuni casi si usano ginocchi elettronici. Per garantire un buon contatto tra il moncone e la protesi, subito dopo rende la forma allungata e affusolata. Le parti a contatto col moncone sono pneumatiche, ovvero sfruttano un non si stacchi. Quali tipologie di protesi sono disponibili sul mercato? Le protesi disponibili sul mercato riguardano sia arti inferiori che superiori, spesso è necessario per eventi traumatici, le protesi sono: - Protesi parziali o totali del piede - Transtibiali - Per la disarticolazione del ginocchio - Transfemorali - Le protesi di arto inferiore, più che estetiche, sono funzionali e la maggiorparte di queste sfrutta energia corporea, in alcuni casi si usano ginocchi elettronici. Per garantire un buon contatto tra il moncone e la protesi, subito dopo rende la forma allungata e affusolata. Le parti a contatto col moncone sono pneumatiche, ovvero sfruttano un non si stacchi. Le protesi per arto superiore sono: - Protesi per dita - Parziale della mano - Per polso - Per avambraccio - Per braccio - Per spalla Questo tipo di protesi realizza più che altro un bisogno estetico, quelle più diffuse sono quelle del polso. Le protesi sono ancora pres artificiali, grazie a degli elettrodi di superficie collocati a contatto con la cute del moncone. Questi elettrodi rilevano la contrazione volontaria del muscolo ed il segnale, inviato ad un algoritmo che tradurrà la volontà del paziente e permetterà di mettere in atto il movimento prescelto. (es. apertura e chiusura mano). i sensori vanno posizionati dove il muscolo è più tonico. Quali tipologie di artroprotesi sono disponibili sul mercato? Sul mercato sono disponibili vari tipi di artroprotesi, dove per artroprotesi si intende la protesizzazione totale di (gomito, spalla, polso, dita). Il problema biomeccanico delle protesi portanti delle articolazioni sottoposte a carico è protesi-osso o cemento-osso. Per le protesi non portanti questo problema è meno grave. Generalmente le artroprotesi sono suddivise in: - destinata a sostituire; - n solo grado di libertà, giudicato il più importante funzionalmente. Tra le artroprotesi si identificano: a- parte acetabolare composta da una coppa che andrà ad accogliere la testina della componente femorale. componete acetabolare ma solo quella femorale che era costituita da un pezzo unico, testa+stelo. Successivamente per rendere le protesi maggiormente versatili e adattabili alle esigenze del paziente, si è andati a renderle modulari, ovvero composte da più parti assemblabili. I materiali possono essere metallici (titanio), polimerici (polie cemento (acrilico o polimetilmetacilato) oppure senza cemento (ci vogliono 2 anni per completare oinduttivi). Il cotile può essere cementato oppure no e in questo caso è tenuto con delle viti, può essere avvitato, avvitato con aggiunta di viti, press-fit o ad espansione. Lo stelo può essere dritto e adattabile a entrambe le gambe o anatomico  (destro o sinistro), anche lo stelo può essere avvitato o press- ceramica o in metallo. b- Artroprotesi di ginocchio: è una vera e propria cerniera in cui viene al più mantenuto un crociato, che viene larmente grandi così che non vadano a sprofondare -> consente la flessione ma non la rotazione, cementate sferocentriche e condilari, a scivolamento per rotoflessione, non cementate, monocompartimentali -> mediali o laterali, a piatto mobile). Sono composte di 3 parti: femorale (in metallo e ammortizza gli urti), rotulea (in polietilene, può essere fissa o rotante, si appoggia sul piatto tibiale), tibiale (fissate a contatto con il corticale). Come materiali vengono usati sempre metallo e polietilene, ma non la ceramica poiché è troppo fragile per le sollecitazioni che deve sostenere questa articolazione. c- muscolo, grasso tra le superfici ossee resecate. Il gomito può andare incontro a protesi totali o parziali. Le protesi parziali, cioè le endoprotesi, sono protesi che vanno a sostituire un solo componente. Questa metodologia non si è affermata lasciando spazio alle protesi totali, in quanto nonostante i risultati a breve termine fossero buoni, dopo appena un paio di anni insorgevano seri problemi di mobilizzazione causati da sollecitazioni a cui il gomito è soggetto nelle normali attività quotidiane. Si ipotizzarono quindi diverse soluzioni per il problema: Rinforzare le protesi a cerniera totalmente vincolate con ulteriori dispositivi di fissazione esterna; Usare protesi più piccole così da mantenere condili e legamenti Usare protesi di ricoprimento superficiale. Parlando invece di protesi totali, si hanno fino a 9 classi differenti e si avvicinano molto alla strutturazione delle cerniere del ginocchio. Le classi di protesi del gomito sono: 1. Protesi a cerniera 2. Protesi a cerniera parzialmente vincolate 3. Protesi a cerniera metallica completamente vincolata 4. Protesi a cerniera semivincolata con aggiuntiva fissazione condilare intramidollare o extracorticale 5. Protesi a ricoprimento superficiale 6. Protesi a ricoprimento superficiale con aggiunta di una fissazione dello stelo endomidollare 7. Protesi a componenti indipendenti con una consistente sostituzione della troclea 8. Protesi con consistente sostituzione trocleare con una corta flangia di fissaggio condilare 9. Protesi con consistente sostituzione trocleare con una flangia di fissaggio condilare integrata da staffa metallica nelle creste sopracondilari con o senza stelo endomidollare. d- Artroprotesi della caviglia: va a sostituire solo la sottoarticolazione tibia-astragalica è poco usata, se non in giovani traumatizzati, a causa del grande rischio e dei notevoli casi fallimentari e a causa della grande composta da tre parti una tibiale (in metallo), una astragalica (in metallo) e un intermezzo (in polietilene). Gli steli sono corti e collegati alla parte tibiale. e- Artroprotesi scapolo-omerale: nonostante la spalla sia composta da 4- questa. Sulla spalla vengono eseguiti 4 trattamenti differenti: Artro lasciare un moncone a cui veniva poi interposta della cartilagine, dei tessuti molli o muscolari, lasciando la spalla libera Artrodesi: operazione i Si possono distinguere inoltre 3 categorie protesiche: 1. Protesi di ricoprimento in cui vengono sostituite solo le due superfici articolari 2. Prostesi parzialmente vincolate che aggiungono stabilità a causa della forma della superficie di rivestimento  3. Criteri per la progettazione di un artoprotesi Bisogna seguire due criteri principali. deve essere minima usura e minimo attrito (per evitare la mobilizzazione in particolare sulla rotazione del ginocchio), il giunto articolare deve essere in grado di assorbire gli urti. Biomeccanico= studio della biocompatibilità dei materiali e dei suoi prodotti di usura (del polietilene ad esempio che è nocivo, degli ioni metallici non si ancora), in particolare delle caratteristiche superficiali della protesi in modo che esico e non solo del materiale, della sua rigidezza e Stabilità primaria e secondaria stabilità primaria, e in un secondo tempo la stabilità secondaria. - iano le condizioni meccaniche per cui il contatto osso-stelo assicuri che le tensioni associate ai movimenti provocati dalle normali attività umane, non portino a eccessivi movimenti relativi, dove questi devono rimanere al di sotto - La stab osseo, quindi dopo che è avvenuto il collegamento osso- interstizi dello stelo, il quale viene completamente avvo - sono questi stelo è adeguato. Processo che può avvenire solo a stabilità primaria ottenuta. Il carico in questa fase deve micromovimenti che essere concesso gradualmente fino a concedere tutto il carico una volta ottenuta la stabilità secondaria. Il sollecitano l’osso fallimento nel collegamento osso-protesi può dipendere dal tipo di disegno di protesi e dal tipo di evitando che si riassorbi micromovimenti determinano tens Spiegare cosa intende per scollamento asettico di una protesi articolare ed indicarne le cause loosening della superficie; una delle possibili cause della mobilizzazione può essere lo scollamento asettico, ovvero un loosening che avvien essere caratterizzato sia da cause meccaniche che da cause biologiche: le cause meccaniche sono dovute principalmente al by-pass dei carichi che favorisce il riassorbimento osseo in zona prossimale che non avverte osso. I macrofagi che mirano a eliminare questi detriti, inevitabilmente corrodono anche le superfici ossee mobilitando quindi la struttura osso-protesi. si manifesta su una radiografia con zone di radiolucenza ovvero zone nere dove non c’è osso Scollamento asettico e scollamento settico - Scollamento asettico: senza conseguente infezione, avviene per cause biologiche e meccaniche che a volte biologiche possono essere delle razioni alle particelle di usura, le cause meccaniche possono essere il fallimento della struttura osso-protesi - batteri e se dovesse entrare in contatto con questi la protesi potrebbe scollarsi, oggi si usa un metodo che p. Scollamento settico: scollamento con conseguente infezione, molto sensibile ai batteri e se dovesse entrare in contatto con questi la protesi potrebbe scollarsi. Oggi si usa un metodo che à.  Scollamento asettico: scollamento senza conseguente infezione, avviene per cause biologiche e meccaniche, cause o Cause biologiche: reazioni alle particelle di usura. o Cause meccaniche: strutturazione del sistema meccanico finale osso-protesi che arriva al fallimento in quanto la trasferimento dei carichi sulla parte prossimale del Entrambi i tipi di scollamento avvengono dopo aver conseguito le stabilità primaria e secondaria. La rottura a fatica, e superano il limite di fatica d Cosa si intende per by-pass dei carichi e stress shielding? avvertendo la presenza di carichi, subisce un conseguente riassorbimento osseo in quanto questi ultimi sono soggetti a by-pass. Il by-pass dei carichi invece consiste nello scaricare tutti ai carichi i quali la protesi è sottoposta in un unico punto che corrisponde alla punta dello stelo, si verifica quando la protesi si va ad incastrare nel midollo osseo, come conseguenza vi è un riassorbimento osseo nei pressi della zona prossimale che non avverte la presenza dei carichi. Spiegare cosa è il bypass dei carichi e lo stress shielding garantire un contatto stelo-osso di tipo prossimale e non distale. Il femore non protesizzato ha massima sollecitazione a livello prossimale/mediale, mentre quello protesizzato ha una distribuzione diversa dei carichi. Questa schermatura dei carichi(stress shielding) determina il bypass dei carichi, ovvero una nuova ridistribuzione tensionale. Questi termini non hanno una precisa traduzione in italiano: - - Mentre stress- attraverso il collo della protesi e poi dovrebbe trasmettere il concentrarsi sulla punta. accollarsi tutte le tensioni, questo perché si vengono a creare elevate sollecitazioni nel punto di contatto tra osso e attorno allo stelo), non avvertendo la presenza dei carichi tende a riassorbirsi e in zona distale (ovvero nella punta) si crea invece una ipertrofia. Questo effetto crea la mobilizzazione e il successivo scollamento della protesi. Questo propenso a ricevere carichi, invece in basso addensandosi riceve sempre più carico. 3. - riferimento alla riduzione di densità ossea in seguito alla protesizzazione che elimina alcune sollecitazioni a cui veniva ossea avviene secondo quello che viene detto dalla legge di Wolff, continuo rimodellamento, in risposta ai carichi a cui esso è sottoposto. Quindi se si va a diminuire il carico, o comunque diventerà meno denso e più debole in quanto non è stimolato al rimodellamento necessario per mantenere la massa ossea. La riduzione di massa ossea, dopo pochi anni può raggiungere valori del 50% riducendo la sua resistenza nel sopportare i carichi trasmessigli. Il by pass dei carichi indica il fatto che nel momento in cui viene inserita la protesi, che è un elemento rigido, viene a crearsi un passaggio di carichi, ovvero una nuova distribuzione tensionale. Bisogna dunque evitare di inseri troppo rigido, altrimenti il osso-stelo sia prossimale, e che si evitino i picchi di sollecitazione.  Protesi da revisione Le protesi da revisione son essenzialmente delle protesi custom made che vengono inserite per sostituire le protesi di primo impianto, è difficile individuare delle regole di carattere generale per queste protesi perche non ne esistono tipi unici, ma ogni elemento è differente poiché soggettivo. Sono inserite a causa di uno scollamento, quando il collegamento tra osso e protesisi deteriora, oppure dopo 15-20 anni si deve cambiare per forza. Per esempio nella e corto in modo che vada a finire in basso fino al ginocchio, a toccare solito vengono inserite a pazienti anziani, questo non è un probl paziente una protesi funzionale non dolorante. Anche le protesi tumorali sono protesi di revisione, hanno un design caso la parte in collegamento ad esempio i cotili di revisione si distinguono per l’aggiunta attorno ad esso di placche Fallimenti protesici - infezioni Nella radiogra mobilizzazione e quindi anche dolore. - lussazioni: la protesi esce dalla sua sede; - mobilizzazione: i componenti di mobilizzano del tempo; - rottura dei componenti protesici: rottura delle parti metalliche (che parte sempre in corrispondenza di zone in cui ci sono dei cambiamenti di sezione a causa di effetti di intaglio) e del polietilene; - usura: usura del polietilene (non crea problemi di stress shielding) che a lungo andare si consuma finché le la gravità anche attraverso una radiografia. - metallosi protesi da revisione e ciò che appar Impianti dentali Le ossa mascellari sono costituite da osso corticale esterno, duro e compatto e osso spongioso interno. Le strutture che collegano i denti alle ossa mascellari sono i legamenti parodontali: l0osso è come sospeso e può compiere miromovimenti di trazione e di compressione, le gengive hanno funzione di guarnizione attorno al dente e di protezione. I denti possono essere curati endodonticamente (senza togliere il dente) attraverso la cura dei canali interni (otturazione) oppure lavorando la parte di dente rimasta e applicando una ricostruzione con o senza perni. Nel caso di endotulismo (dente caduto o rimosso) si ricorre alla protesizzazione; le tipologie di protesi sono: PPF (protesi parziali fisse) che poggiano sulla gengiva, PPFI (protesi parziale fissa ad ancoraggio impiantale, e PPR ( protesi parziali removibili) come le dentiere o il ponte. Nel caso di ponti si utilizzano i denti restanti opportunamente preparati che fungono da aggancio per la sella edentula. Le protesi removibili non sono stabili e hanno bisogno di cotante manutenzione, inoltre, nel caso del ponte i denti pilastro ancora sani vengono parzialmente lesi. o direttamente ma con la gengiva o con il osto un pilastro che accoglierà la protesi. Esistono diverse tipologie di impianti: a lama, costituiti da titanio, sono molto sottili ed in grado di inserirsi tra le ossa facilmente, ad aghi, costituiti da tanti aghi in titanio saldati e collegati su fili a tre a tre, a vite, costituiti da viti o chiodi filettati. I pilastri devono essere di forme diverse, dritti o inclinati a seconda della tipologia di corona. -5 mesi la corona, oggi si riassorbe riducendo la sua sezione. Può inoltre essere sfruttata la zona mentoniera nel caso in cui la mandibola sia troppo sottile, oppure non si vuole toccare il nervo. , quando dipende dal Utilizzando un modello semplificato, calcolare in funzione del peso gravante dei parametri anatomici le reazioni articolare su una articolazione da definire. la monopodale è diffcile da mantenere sia perchè richiede un gran dispendio energetico ma - In appoggio bipodale: anche perchè lo scheletro è una macchina di movimento, quindi non permane nella stessa posizione per molto il n di equazioni corrisponde al n di gradi di libertà che sono 3: 1.equazione alla traslazione orizzontale 2.equazione alla traslazione verticale 3.equilibrio dei momenti si tratta di un sistema isostatico ovvero n incognite eguaglia n di equazioni l’incidenza della massa suoperiore corporea del corpo - In appoggio monopodale: rispetto alla massa del corpo è di 2/3, mentre 1/3 della massa corporea è occcupata da arti inferiori Utilizzando un modello semplificato calcolare (senza attribuire ai simboli i valori numerici), in funzione del peso appoggio monopodale. A differenza della posizione eretta con appoggio bipodale in cui il baricentro, ovvero il punto in cui è applicata su entrambe baricentro risulta spostato rispetto al centro delle articolazioni creando dei momenti che fanno aumentare la reazione vertebrale, dalla ta, dalla posizione degli arti superiori e Testo risultante articolare sulla testa del femore (R) che pare essere pari a 4 volte il peso corporeo; questo può far capire a che I more sono la posizione del centro di gravità e il braccio di leva dei muscoli abduttori. Ad esempio la riduzione del braccio di leva muscolare che si presenta nella coxa valga porta ad un aumento del carico muscolare e quindi della risultante sulla testa del femore. Un altro corporeo. Mentre la risultante articolare può essere ridotta avvicinando il baricentro al centro delle articolazioni e ciò viene ottenuto ad esempio distribuire parte del peso corporeo quindi è come se si pesasse di meno, risulta quindi minore il momento ridotta la richiesta muscolare. La forza esercitata sul bastone ha un elevato braccio e quindi è sufficiente che il bastone sopporti una piccola forza affinché riduca notevolmente la risultante muscolare e quindi la risultante articolare. Protesi a vite del femore, quando usarle e definirne le applicazioni Tra le protesi non cementate del femore di distinguono quelle a vite, che presentano delle filettature che permettono avvitati. I cotili avvitati permettono un buon accoppiamento protesi osso e possono essere avvitate con o senza maschiatore. Lo stelo avvitato, invece, ha una forma dritta ed è assialsimmetrico e pertanto non tocca ovunque nel canale midollare. Inoltre tali steli possono provocare la messa in ombra delle tensioni, infatti se i filetti sono troppo alla base del collo, che in generale si Relativamente alla figura sotto riportata, qual è la situazione anatomica del femore più favorevole emorale formi con allontana lateralmente dal bacino, i muscoli abduttori vengono lateralizzati riduzione delle forze necessarie a equilibrare il peso del corpo durante il cammino. Ci sono però delle deformazioni che modificano questo equilibrio, nel vaso del femore valgo, si ha un avvicinamento del femore al piano mediale del corpo, creando così un angolo maggiore di 130 gradi e un braccio di leva minore per i muscoli, facendo così percepire un carico maggiore e una sollecitazione a compressione del femore dal piano mediale del corpo, in questo modo aumenta il braccio di leva e il carico percepito dai muscoli è minore, quindi la situazione risulta essere più favorevole nonostante ci siano delle sollecitazioni di taglio e flessione. Relativamente alla figura riportata, qual è la situazione anatomica del femore più favorevole dal punto di vista Per denotare alcune deformità delle articolazioni sul piano frontale vengono utilizzati termini come valgo e varo. Le Nella coxa valga, poiché il trocantere si medializza, si ha una riduzione del braccio di leva dei muscoli abduttori e a parità di momento richiesto aumenta il carico muscolare con conseguente aumento di carico risultante Nella condizione di coxa vara, essendo il gran trocantere lateralizzato, si ha un aumento del braccio di leva muscolare con conseguente diminuzione del carico muscolare e diminuzione dei carichi quindi la situazione più favorevole perché la posizione del femore valgo porta più facilmente alla possibilità di osso - PMMA), con spessore che va da 1mm a 3mm, in questo caso gli steli sono leggermente più sottili, queste interfacce un tappino per centrare lo stelo) - superfici irregolari, con forme geometriche, rugose, filettate o rivestite da elementi osteoinduttivi  Esperimento di Noble Noble condusse uno s parametri tra forma e dimensione del canale midollare, in quanto ai fini della protesizzazione è quello che conta maggiormente. Purtroppo però le dimensioni esterne del endosteali, suddividendoli in tre famiglie: Cilindrico Intermedio A trombetta stava a significare che la variazione dei parametri non è casuale ma le relazioni tra di essi non erano comunque idonee per poterne determinare uno in funzione di un altro. Esperimento di Charnley Charnley è un ortopedico inglese che è passato alla storia per aver introdotto, intorno agli anni 60, grandi novità per - ateriale plastico da interporre tra le componenti metalliche - come riempitivo. Interporre il materiale plastico tra le parti metalliche è stata ricaduta su un materiale biocompatibile, in quanto poco resistenti, in particolare i usa il polimetacrilato, che è un materiale morbido ma molto resistente. inizialmente usò il teflon, che che è molto dannoso perchè si usura e fa fallire le protesi in circa 1 anno, poi sostituito da polietilene , poi polietilene ad alta densità e poi ad altissima. VANTAGGI: scarso attrito, alto smorzamento urti Ginocchio SVANTAGGI: grande usura definire cosa è e a cosa serve la polare, disegnarla. In un piano, si può dimostrare che ogni atto di moto di un corpo rigodo che non sia puramente traslatorio può essere detto centro di istantanea rotazione questo punto in generale non rimane fermo nel tempo, ma si modifica. La polare del moto è la successione dei centri di istantanea rotazione. Per tracciare le polari del moto o sempre di più i gradi. Per individuare il centro di istantanea rotazione, si supponga una rotazione relativa del femore rispetto alla tibia da 80 questo punto si tracciano i segmenti che uniscono lo stesso punto di repere nelle due posizioni. Si individua dunque una retta perpendicolare a ciascuna due rette è detta centro di istantanea rotazione. Per ottenere infine la polare del moto è sufficiente trovare più centri di istantanea rotazione andando a considerare più gradi. La polare del moto è utile nel ginocchio per andare a conoscere le anomalie ti la polare del moto non costituisce una rotazione precisa. In generale, se i punti Ci raccordati sono molto vicini tra loro si ha prevalenza di strisciamento, se invece sono lievemente distanti, si ha prevalenza di rotolamento. Per ogni legge del moto esiste una sola coppia di polari che lo può realizzare ma infinite coppie di profili coniugati, che si mantengono in contatto quindi rotolando e strisciando. Nel ginocchio, i due profili coniugati presenti permettono il movimento di flesso-estensione. mia risposta: un moto può essere descritto tramite la polare del moto ovvero la successione dei centri di istantanea rotazione. Un moto qualsiasi può essere considerato come la somma di tanti moti istantanei, ciascuno dei quali è una rotazione attorno ad un punto(CIR).Il CIR nelle articolazioni si muove istante per istante e nel caso dell’articolazione del ginocchio genera le polari di moto fisse rispetto a tibia e femore, cioè i profili che realizzano la legge del moto attraverso un puro rotolamento, per definizione luogo dei centri di istantanea rotazione. Il moto è detto piano se i punti del corpo rigido rimangono in movimento sempre nello stesso piano durante il moto. Per ogni legge del moto ESISTE solo una coppia polare che lo può realizzare, dei possibili profili coniugabili che possono essere infiniti. Il CIR è il punto del corpo rigido che ha velocità nulla in un istante di moto. Se il CIR si trova sulla superficie di contatto dell’articolazione allora è di puro rotolamento, altrimenti il moto è di strisciamento con direzione ortogonale al segmento ongiungente il CIR e il punto di contatto. protesi di ginocchio ,permettono di camminare e una certa mobilità Le prime protesi di ginocchio erano a cerniera, e consentivano al ginocchio solo di flettere o stendere, non permettendo i movimenti di micro-rotazione fisiologici; nonostante fossero molto stabili, sono state progressivamente abbandonate perché alla lunga portavano a scollamento. In seguito sono state introdotte protesi a cerniera, che la rotazione. Successivamente vennero utilizzate le semi-vincolate che piuttosto che avere steli lunghi aveva un piatto tibiale e uno femorale che permettevano i movimenti ma i follow-up di queste ultime non stati positivi. Le protesi a cerniera sono tuttora usate ma solo in casi particolari, quando si hanno ancora i legamenti si possono usare le protesi (TKA), di solito si tende ad evitare questo intervento se se ne possono effettuare di meno invasivi e se il paziente è ancora giovane in quanto queste opere durano non più di 15-20 anni. Le TKA sono composte dai seguenti elementi principali: Testo Testo - Condili femorali - piatto tibiale - basamento del piatto tibiale - rotula. tre la possibilità di usare protesi monocompartimentali che devono sostituire un solo condilo. Le protesi di ginocchio possono essere costituite da vari materiali: metallici (CrCo, titanio, zirconio) polietilene ad alta intensità, non si usa la ceramica poiché troppo fragile. I fallimenti sono da ricondursi alle infezioni, lussazioni metallosi, rottura genere per evitarla si cerca di usa Protesi a vite: cosa sono e definire perché viene usata quella del ginocchio La protesi a vite di ginocchio si usa nelle persone più anziane perché dà più stabilità. In generale però le protesi a vite sono soluzioni meno convenzionali usate in situazioni in cui si vuole conservare il collo femorale, queste ricorrono al collegamento protesi-osso mediante viti. Le protesi a vite si suddividono in protesi di 1°, 2° (protesi a disco di può facilmente trovare la soluzione più utile al paziente, quindi sono particolarmente versatili. In generale queste è importante non andare ad abusare delle resezioni, in quanto il collo femorale è molto importante in quanto sostiene lo stelo dalla parte mediale riducendo le sollecitazioni di flessione e le deformazioni in varo. Spiegare le forze applicate sul ginocchio:  quindi durante la contrazione del quadricipite, nonchè estensione della gamba, oltre ad estenderla, si compatta l’articolazione Movimenti del ginocchio Il movimento principale del ginocchio è la flesso estensione che a seconda delle attività svolte avviene con dei determinati movimenti: rotolamento=camminata, scivolamento=corsa e scale=rotolamento + scivolamento (non si ha puro rotolamento). Il condilo esterno rotola fino a 20 gradi, quello interno fino a 10-15 gradi di flessione. Durante impedire la lussazione. Il menisco è un articolazione che si divide in due parti principali quello laterale per movimento con modulo di Young maggiore e quello mediale quasi sempre a riposo con modulo di Young minore. Hanno la funzione di distribuire i carichi. Se vengon Tipologie di protesi da ginocchio - Protesi a cerniera: sono le prime ad essere sviluppate, falliscono facilmente ma vengono ancora usate in componente femorale e tibiale). - Protesi sfereocentriche: permettono anche la flesso-estensione, che è un movimento relativo, grazie ad un perno centrale che consente appunto la rotazione del piatto centrale attorno al femore.  - Protesi a scivolamento: sono molto più fedeli alla forma del ginocchio originale e non richiedono il sacrificio dei legamenti - Protesi monocompartimentali: sostituiscono solo uno dei compartimenti femorali, utilizzo di idroassiapatite. - Protesi femoro-rotulea: si sostituisce la rotula. Componenti più importanti per la progettazione di protesi 1- Le cuffie: sono come una seconda pelle, realizzate in silicone o poliuretano, hanno la funzione di proteggere la cute del moncone ed assicurare una buona tenuta tra la cute e la protesi 2- I ginocchi 3- Caviglia protesi di caviglia -astragalica, si rimuovono le parti danneggiate della caviglia e si sostituiscono con componenti artificiali in metallo (CrCo e Ti) e polietilene ad alta densità, non è indicata in casi con componenti principali della protesi sono: un piatto metallico applicato alla tibia, un guscio metallico che riveste in ceramica. Le superfici articolari possono essere lavorate progettate in maniera differente: concava, convessa o sferica. follow-up sono in genere positivi per i primi 5-6 anni, dopo la protesi si mobilizza, il fallimento più frequente è lo protesi non molto frequente per via della scaristà di materiale osseo, di artrodesi fonderanno senza movimento relativo. In questo modo si zoppica a non si sente più dolore. Parte superiore Confronto arto superiore-inferiore colazione del molto rare; esistono delle grandi case produttrici, che per rendere completo il loro catalogo dei prodotti realizzano questo tipo di protesi, ma rimangono poco comuni. Inoltre, il polso è fra le articolazioni meno soggette ad artrosi, ma soffermerà prevalentemente su spalla e su gomito. - - - le sue sollecitazioni sono leggermente minori (ma non in misura elevata); - le articolazioni sono in generale meno stabili: la forza di gravità agisce sulle articolazioni cercando di rto inferiore; (stress shielding, usura dei materiali etc). Nella scoliosi da cosa viene provocato il gibbo? Il gibbo è una prominenza asimmetrica da un lato del tronco che si può rilevare facendo flettere in avanti il tronco del tridimensionale di una o più tratti della colonna vertebrale, il gibbo è una configurazione patologica delle scapole, che assumono la posizione sbagliata in seguito ad una rotazione della gabbia toracica che dipende da una rotazione delle vertebre. perché solitamente alla scoliosi è associato un gibbo dorsale (gobba)? Quando il rachide è soggetto a scoliosi, ovvero a una deviazione tridimensionale di uno o più tratti della colonna, data la rotazione delle vertebre si verifica una conseguente rotazione delle coste e deformazione della gabbia toracica, con questa deformazione si spostano anche le scapole che formano il cosiddetto gibbo, si nota inclinando in avanti il busto del paziente, effettuando il test di adams, così da portare più in superficie le scapole. Come si misura il grado di scoliosi? Angolo COBB a prima intervenire con fisioterapia, se è compreso tra 15 e 25° si può ricorrere a corsetti, invece se è maggiore a 25° si deve chirurgicamente. rdine di gravità della scoliosi, viene calcolato servendosi di una radiografia della colonna vertebrale, e individuando le due vertebre più inclinate, una caudale e una craniale ( la prima busti, se è maggiore di 25° allora serve intervenire chirurgicamente. Test di risser per la colonna vertebrale Il test di risser permette di valutare la maturità dello scheletro. Tramite una radiografia del bacino si osserva la presenza o meno del nucleo di ossificazione della cresta iliaca e il suo stato di evoluzione. Se le ossa sono ancora giovani e in fase di crescita si può intervenire sulla scoliosi tramite ortesi e quindi attraverso un corsetto, se invece il processo di ossificazione risulta essere terminato non si può intervenire con il corsetto. Per indicare il livello di ma Come si misura il grado di scoliosi? Come funziona il test Risser? La scoliosi è una deviazione tridimensionale di uno o più tratti della colonna vertebrale. La deviazione laterale di un rachide è generalmente accompagnata da una o più curve di compenso controlaterali. corsetti Il corsetto ortopedico è un dispositivo che avvolge il tronco del soggetto, esercitando forze meccaniche per finalità terapeutiche. Si possono distinguere i corsetti conservativi e correttivi, i conservativi sono per mantenere inalterata la curva prevenendo eventuali peggioramenti, e sono degli esoscheletri che sostengono il rachide prevenendone anche il dolore; i corsetti correttivi servono invece perché intervengono dal punto di vista biomeccanico attivamente con delle forze pe modificare la colonna vertebrale e rendere la sua conformazione in modo più fisiologico possibile. *la deflessione Si possono ottenere movimenti di trazione, efficaci nel caso di scoliosi gravi, movimenti di deflessione laterale, funziona in caso di curve a lieve angolazione traslazione del rachide, infine si possono ottenere delle rotazioni applicando una coppia torcente alla colonna fisica e biologica dei tessuti, vanno decrescendo con il tempo fino ad esaurirsi quando il corsetto ha completato il suo Il trattamento ortesico è indicato quando ancora lo scheletro non è maturato del tutto, i corsetti sono personalizzati e costruiti in modo accurato soprattutto a livello delle creste iliache, così da poter disporre di un vincolofisso ed evitare i movimenti relativi di rotazione del tronco rispetto al bacino. trattamento, si può però monitorare la scoliosi disponendo di sensori inseriti tra corsetto e corpo del paziente e calcolando la pressione in punti di interesse per evitare di fare radiografie per conoscere i risultati della terapia. La progettazione di un corsetto consiste in due fasi: misurazione del tronco del soggetto, realizzazione del positivo (busto) e costruzione del corsetto. Il busto può essere realizzato attraverso opportuni software dopo aver preso le misure del soggetto oppure manualmente oppure con uno scanner 3D. in alternativa si crea il calco in gesso del paziente e si costruisce su tale busto il corsetto. Patologie ed interventi sui dischi vertebrali I dischi vertebrali sono interposti tra le vertebre del rachide ed hanno, grazie alla loro struttura, la funzione di ammortizzare il contatto tra le vertebre, distribuire omogeneamente i carichi e permettere movimenti relativi tra le vertebre come quello di rotazione, di compressione e di flessione. Sono dei cuscinetti convessi formati da un anello esterno di materiale fibroso e un nucleo polposo nella parte centrale, il liquido contenuto nel nucleo polposo è sotto pressione e questo serve a garantire la sua funzione di ammortizzatore. Le patologie del disco vertebrale sono: - ernia: consiste nella dislocazione del disco e conseguente fuoriuscita del liquido da nucleo polposo che viene in contatto con e fibre nervose contenute nel canale e provoca dolore. È favorita da fattori come lo stile di (a volte) perchè i macrofagi la riconoscono come sostanza estranea e la attaccano - discopatia degenerativa: è causata da uno scarso apporto di nutrimento e acqua al disco che si irrigidisce e provoca dolore causata per lo più da invecchiamento - protrusione discale: si ha una dislocazione del disco vertebrale, questa condizione può degenerare in ernia gli interventi effettuabili sul disco sono: - erniectomia: prevede la rimozione del liquido fuoriuscito dal nucleo polposo, non è un tipo di intervento che risolve definitivamente il problema poiché potrebbero esserci nuove fuoriuscite - decompressione discale: si effettua svuotando il di rientro delle protrusioni - sostituzione protesica: si può sostituire solamente il nucleo polposo oppure tutto il disco - discectomia: eliminazione completa del disco al posto del quale viene messo nuovo materiale - fusione: consiste in una discectomia con inserimento di materiale osseo tra le due vertebre, può essere effettuata tramite un alloinnesto (ossa prelevate da un cadavere), oppure autoinnesto (preso dal bacino del queste complicazioni ma la fusione avviene molto più lentamente, infatti vengono usati riempitivi ossei e dispositivi di fissaggio. Forze risultanti sulle vertebre Il disco intervertebrale si compone di un anello fibroso esterno e un nucleo polposo nella parte centrale. I dischi intervertebrali hanno la funzione di distribuire i carichi in maniera uniforme su tutto il piatto del disco. La flessione del corpo nel piano frontale e sagittale creano principalmente tensioni di trazione e compressione sul disco, mentre rotazioni del corpo determinano forze di taglio. La tensione di compressione sul disco non caricato è pari a 10 N/cm^2. La tensione di compressione sul nucleo polposo soggetto a carico di compressione è 1,5 volte il carico di compressione su unità di area mentre quello della parte fibrosa è 0,5 volte il carico su unità di area. La tensione di taglio è invece 4/5 volte il carico assiale su unità di area. le tensioni circonferenziali dell’anello: 4/5 volte carico assiale su unità di area Utilizzando un modello semplificato calcolare, in funzione del peso di un oggetto sollevato da un individuo, del peso corporeo e dei parametri anatomici, la reazione in corrispondenza del disco sacro-lombare in una posizione di inclinazione della colonna vertebrale, sul piano sagittale, pari ad alfa rispetto ad un asse verticale. il carico che arriva su una vertebra viene valutato in una situazione BIDIMENSIONALE e ISOSTATICA. Le forze agenti sono: -peso -forza muscolare -carico Non si conoscel’entità muscolare che deve equilibrare il resto, ma si conosce la direzione perchè dato che aderiscono alle apofisi spinose, possono contrarsi solo in quella direzione. punto intervengono i muscoli addominali che creano pressione riducendo le forze agenti. Patologie del disco e possibili strade di intervento. Le principali patologie del disco sono: - Ernia: rigonfiamento e/o fuoriuscita del nucleo provocando schiacciamento della radice del nervo che provoca dolore. Può essere protrusa, espulsa o migrata a seconda di quanto fuoriesce - Discopatia degenerativa: rigido). Decremento delle caratteristiche meccaniche. - Protrusione discale Le possibili strade di intervento per queste patologie possono essere delle operazioni sulla colonna vertebrale, tra cui: 1. Erniectomia ità senza svuotamento del disco; 2. Decompressione discale 3. Sostituzione parziale del disco 4. Sostituzione completa del disco: protesi discale tra i due piatti vertebrali; 5. Discectomia: riparazione completa del disco intervertebrale; 6. Fusione: bloccaggio dei movimenti tra due vertebre. artroplastica (protesizzaizone dei dischi). Interventi spalla - -Artoplastica di resezione di resezione prevede di resecare (ripulire,levigare) le superfici articolari interponendo delle fasce muscolari o uno strato di grasso che consenta un minimo di movimento e allo stesso tempo la minimizzazione del dolore; - -Artrodesi: consiste nel blocco - - - -S : abbiamo entrambe le componenti che si interfacciano - Protesi totali: sono costituite da entrambe le componenti: omerale e glenoidale. Possono essere ulteriormente suddivise a seconda del grado di stabilità che devono garantire in Protesi di scivolamento - Protesi parzialmente vincolate -Protesi totalmente vincolate o a fulcro fisso- ancoraggio non si hanno grandi problemi di fissaggio (è disponibile una diafisi, una base per inserire lo stelo), per fissare la prevede un rinforzo esterno (ad esempio tramite forcelle). Le metodologie di intervento per la protesi di gomito erano artroprotesi di resezione o inserimento di una endoprotesi. La prima portava però a problemi di instabilità con seguenti altri problemi come il riassorbimento osseo la seconda invece non si è affermata nonostante si sia dimostrata efficiente in vari casi. Nonostante i risultati a breve termine fossero soddisfacenti per quanto riguarda dolore, mobilità e stabilità anche solo dopo due anni, sorgevano seri problemi quali la mobilizzazione della componente omerale, accompagnata dal riassorbimento osseo che data la poca materia ossea già presente portava a fratture del segmento osseo. Quindi si sono ipotizzate delle soluzioni al fine di risolvere tali problemi come il rinforzamento delle protesi a cerniera completamente vincolate con ulteriori fissatori esterni o il rivestimento con polietilene ad alta densità nel perno delle protesi a ricoprimento esterno. Cuffia dei rotatori. allontana i due segmenti ossei, a causa di una non ottima congruenza tra i dei segmenti ossei e a causa del deltoide, che è un muscolo contrae, ad impedire la lussazione vi sono 4 muscoli il cui complesso è chiamato cuffia dei rotatori, muscoli sono il proteggendola inoltre da eventuali traumi e la mantengono in sede. Sono quindi dei grossi tendini che avvolgono e -omerale formando una vera e propria cuffia. Una funzione importante è quella di consentire la rotazione e aiutare la stabilità della spalla, dato che per la direzione della risultante R, il deltoide viene permessa dalla cuffia dei rotatori, che riporta la comprima la testa omerale nella cavità glenoidea. Classificazione amputazioni arto superiore - amputazione parziale della mano: fino a poco tempo fa non era possibile protesizzare questotipo di amputazione, adesso esistono soluzioni bioniche mioelettriche - disarticolazione del polso: abbastanza difficile da protesizzare a causa della sezione ristretta del moncone - disposizione - disarticolazione del gomito: si riscontrano parecchie difficoltà a causa del centro di rotazione del gomito che non sarà mai alla stessa altezza di quello precedente - amputazioni transomerali: sono le più frequenti dopo le transradiali, si possono classificare, a seconda del tipo di gomito in passive, cinematiche ed elettroniche - disarticolazione spalla: di solito si opera per protesi estetiche poiché le componenti risulterebbero molto pesanti. - Classificazioni protesi arto superiore 1- 2- Protesi mioelettriche: il loro funzionamento deriva da elettrodi posti sulla cute del paziente, che captano i segnali muscolari del paziente d processore della mano che li traduce in movimento. Non tutti gli amputati hanno la stessa situazione muscolare, quindi la ricerca del sito in cui inserire i sensori può impiegare un po' di tempo. 3- Mani multiarticolate: esistono dal 2010 circa, e anziché avere un unico motore, ne hanno uno per ogni dita In generale le protesi mioelettriche standard hanno: - Unica presa tridigitale a tre dita - Accumulatore di carica ricaricabile a circa 6-8 volt - Polso a rotazione manuale, non sempre - Controllo della velocità proporzionale. Il segnale, come scritto prima, viene inviato ad un algoritmo, che traducendo la volontà del paziente metterà in atto il movimento stabilito, in particolare: 1. 2. Chiusura mano, mediante i muscoli f Biomeccanica di traumi da urto Classificazione delle diverse tipologie di fratture La classificazione serve di riferimento al chirurgo per individuare la procedura più adatta al trattamento di una singola lesione ossea e consente ai medici di paesi diversi di parlare una lingua unica. La classificazione standard è detta classificazione AO: - Ogni segmento scheletrico viene indicato da un numero che lo individua in maniera univoca - Individuato il segmento osseo che si è rotto è necessario individuare la zona della frattura, questo è valido per le ossa lunghe - Identificata la posizione della frattura se ne classifica la gravità con A, B o C - Si aggiunge poi un ulteriore parametro numerico che aggiunge precisione di gravità delle classi A, B e C La arti, la gravità  B è la frattura divisa in tre o più parti con sezioni oblique meno gravi di sezioni frammentate, la gravità C è quella dove ci sono tre pezzi con sezioni traverse. o del submarining dovute molto spesso alla cintura di sicurezza. Queste lesioni dipendono dal fatto che si verifica spesso il fenomeno del submarining, perché le cinture di solito toccano il corpo in tre punti: una spalla e le due creste iliache, durante un incidente si tende a sprofondare prima nel sedile e poi ad andare avanti e urtare la cintura che scavalca le creste iliache e schiacci di lavorare sul design del sedile. deriva dalla considerazione che con l’età non varia il peso specifico della massa corporale ale un criterio di lesione è un parametro fisico misurabile il cui valore p indice della gravità della lesione corporea a seconda del livello di tollerabilità umana. Il primo criterio di lesione ad essere stato studiato è quello della testa, nel caso di ur testa in un certo intervallo di tempo: il limite di tolleranza umana è di K=1000 per un urto frontale di 36ms. nel caso di urto posteriore si va a valutare il colpo di frusta, un primo criterio è legato ai singoli meccanismi di lesione che coinvolgono il collo, quali estensione, flessione, compressione, trazione e taglio, tuttavia è stato dimostrato che la contemporanea applicazione più meccanismi di lesione riduce la tolleranza umana, pertanto si può tenere conto di un altro criterio che calcola nuove tolleranze combinando le forze, i 4 meccanismi principali di lesione cervicale sono: trazione-estensione, trazione-flessione, compressione-estensione, compressione-flessione. Infine un ultimo criterio è limite per NIC è 15m^2/s^2 considerato un collo di 20cm per un 50%ile maschio. Descrivere la severità della scala di lesione AIS Per quantificare la gravità di un trauma da impatto ci si serve della scala AIS, che fù sviluppata per indagare incidenti provocati da veicoli a motore per standardizzare i dati sulla frequenza e sulla gravità delle lesioni provocate. Il suo studio è stato poi spostato per calcolare la probabilità di sopravvivenza e i costi sociali delle lesioni. Si tratta di una scala che usa un codice di 7 numeri divisi in 5 gruppo indicativi della lesione in termini di sede anatomica, natura specifica e gravità. - La prima cifra rappresenta la regione corporea della lesione - La seconda indica la struttura anatomica - - Il quarto la lesione specifica - Il quinto la severità della lesione (AIS score) critico, morte. Può inoltre assumere valore 9 per indicare che non è conosciuta la gravità della lesione.. nei crash test ci si impone di non superare il valore 3 della scala AIS, indipendentemente dalla zona interessata, ad un valore di AIS=5 si ha un rischio di morte del 50%. I livelli si AIS superiori (4,5,6) non coinvolgono gli arti superiori perché in genere non portano alla morte. Assegnare un valore AIS vuol dire tenere conto di tabelle standardizzate in tutto il mondo. Se i traumi coinvolgono più per la valutazione complessiva del politraumatizzato. Come è stato dimostrato la gravità del quadro clinico di politraumatizzato non può essere definita semplicemente sommando la gravità di ogni singola lesione, perché le varie lesioni o patologie possono interagire tra di loro peggiorando la diagnosi del paziente più di quanto si possa fare l più elevato codice AIS per le tre regioni del corpo più danneggiate, si elevano al quadrato e si sommano, la scala ISS arriva fino ad un valore di 75, da 17 viene tamente il livello 75 alla scala ISS, definita così la condizione di incurabilità si evita di continuare inutilmente eventuali cure in corso. possiamo avere: lesioni agli organi interni, fratture di costole e fratture di costole con perforazione degli organi interni. Per le lesioni agli organi interni il criterio di lesione riguarda la durata in ms di applicazione di una accelerazione, che per AIS