VARIAZIONE DEI PARAMETRI DI INGRESSO
La software suite FEBio, durante l’utilizzo ha presentato (come già spiegato precedentemente ad esempio per l’attrito) diverse problematiche che possono rendere il risultato ottenuto non conforme alla realtà. Si presenta quindi la necessità di valutare come il modello realizzato si adatti a variazioni dei parametri di ingresso: al fine di raggiungere questo risultato, si è tentato di stabilire un contatto con la realtà stessa, ricercando non solo dati numerici differenti da inserire, ma anche un nesso tra le variazioni degli stessi e modifiche attuabili a livello tecnico alle componenti oggetto di studio (es: variazione dello spessore e materiale della cuffia). Il modello che si è scelto di utilizzare per valutare queste condizioni alternative, è quello costruito per l’analisi dell’interazione durante il cammino, poiché meno dispendioso a livello di costo computazionale grazie alla presenza di meno elementi (nel complesso tre, di cui due rigid body).
4.5.1 Spessore dell’elemento sensibile
Nel corso della prima prova, al fine di valutare il comportamento e l’adattamento del modello a variazioni dello spessore dell’elemento sensibile, tramite l’ausilio del software Geomagic
89 mm e 9 mm per le seguenti invasature:
- a contenimento ischiatico (OSIC Carbone); - quadrilaterale;
- MAS.
Per quanto riguarda le altre due invasature a contenimento ischiatico (Tom Most e Rodin
4D), alcuni problemi con il software Geomagic Studio 2013 non hanno purtroppo consentito
l’estrazione delle geometrie necessarie.
Una volta assemblato il modello completo, si è compiuta una simulazione utilizzando i carichi relativi al 27% del ciclo del passo (scelta tra quelle precedentemente utilizzate, poiché in questa si sono raggiunti i picchi massimi per il valore della pressione di contatto) elencati precedentemente in tab. 4.3.
4.5.2 Materiale dell’elemento sensibile
Nel corso del secondo capitolo, quando si sono descritti i liner, si sono citati tre materiali principalmente utilizzati per la realizzazione degli stessi, ovvero silicone, copolimero TPE (poly-SBS) e poliuretano. Questi materiali, al fine di migliorare funzionalità del liner quali la capacità di distribuire gli sforzi uniformemente, lo shock absorption, etc. non sono presenti in una singola fase, ma in molteplici (per esempio spesso come matrice semisolida di grani sferici circondati da gel), e la ricerca delle caratteristiche meccaniche non è semplice poiché in letteratura si trovano solo dati generici riguardo a prove meccaniche su provini di materiale in singola fase di cui spesso non sono indicate le configurazioni di prova, e le aziende produttrici sono restie a fornire dati sperimentali, poiché considerati segreto aziendale.
Avendo la necessità di valutare la risposta del modello a variazioni delle caratteristiche meccaniche dell’elemento sensibile (nello specifico, del modulo di Young) si è deciso di utilizzare i dati presenti in letteratura riguardo alle tre tipologie di materiali presenti sul mercato: il silicone (utilizzato per la maggior parte dei dispositivi venduti) è stato considerato per le prove presentate nel paragrafo 4.4; per quanto riguarda i due materiali alternativi citati prima, i valori trovati sono i seguenti[81,82]:
4,7 (per l’utilizzo a contatto con il corpo umano) 0,45
2,0 0,48
La condizione di carico applicata, al fine di garantire la confrontabilità delle varie prove con parametri modificati, è la stessa utilizzata per i vari spessori dell’elemento sensibile (tab. 4.3, 27% del ciclo del passo).
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4.5.3 Variazioni dei momenti articolari
Le condizioni di carico rilevate durante la gait analysis e testate nel modello in esame, sono ovviamente riferite ad una sola prova: osservando i grafici (figure da 4.18 a 4.24) si può notare come per gli individui del gruppo di controllo (normodotati), vi sia una banda di oscillazione sia per la geometria articolare, sia per i valori di forze e momenti. Avendo a disposizione, come detto prima, una unica prova per il paziente amputato, è ovvio come non sia possibile ricostruire dei valori di deviazione standard che siano realmente legati al cammino dell’individuo oggetto di analisi (in realtà si necessiterebbe di molteplici prove ripetute).
Al fine di verificare situazioni che siano da considerare maggiormente borderline per i valori di pressione di contatto, ipotizzando per l’individuo amputato un pattern di cammino insicuro con equilibrio poco stabile, si è considerato uno scostamento del 10% per il valore dei momenti articolari (dato scelto arbitrariamente sulla base dell’analisi dei valori degli individui normodotati), valutato nelle situazioni limite, ovvero negli istanti temporali del ciclo del passo in cui il momento flessorio/estensorio (piano sagittale) ed il momento abduttorio/adduttorio (piano frontale) raggiungono il proprio massimo.
I valori utilizzati sono elencati in tab. 4.4.
ISTANTE ANGH RH,V RH,A/P RH,M/L MINTR/EXTR MADD/ABD MFLEX/EXT
[°] [N] [N] [N] [N mm] [N mm] [N mm] 23% +10% MEXTENS 4,8 -529,2 15,7 38,3 -5500 -35600 -75240 23% -10% MEXTENS 4,8 -529,2 15,7 38,3 -5500 -35600 -61560 33% +10% MABD -0,1 -547,4 -1 46,1 -4500 -53130 -33600 33% -10% MABD -0,1 -547,4 -1 46,1 -4500 -43470 -33600 63% +10% MFLEX -7,6 0 -0,1 -9,5 200 9000 21120 63% -10% MFLEX -7,6 0 -0,1 -9,5 200 9000 17280 63% +10% MADD -7,6 0 -0,1 -9,5 200 9900 19200 63% +10% MADD -7,6 0 -0,1 -9,5 200 8100 19200
Convenzione: Alto: + Ant: + Lat: + Intrarot: + Addutt: + Fless: +
Basso: - Post: - Med: - Extrarot: - Abdutt: - Estens: -
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4.5.4 Variazioni dell’allineamento
Richiamandosi al paragrafo 2.7, si può ricordare la problematica dell’allineamento dei componenti protesici: all’interno del seguente lavoro, vista la configurazione semplificata del modello e le particolari problematiche riscontrate nel risolutore, risulta impossibile uno studio approfondito degli effetti di variazioni da assetto dei componenti: da una ricerca approfondita in letteratura, si è scoperto che le differenti posizioni di allineamento sul piano frontale influenzano in modo consistente, come è logico aspettarsi, il pattern di cammino modificando i momenti e le forze esterne (in particolare i momenti adduttori ed abduttori)[83].
Non disponendo di un set di dati numerici riguardanti le variazioni di questi ultimi in condizioni di allineamento non ottimale, si è deciso di verificare qualitativamente la sensitività delle singole invasature alla variazione di questo parametro, modificandone l’inclinazione sul piano frontale.
Per ricondursi alla configurazione testata nell’ultimo lavoro citato, si è arrivati ad una variazione angolare sul piano frontale pari a 6° sia nel verso dell’abduzione che dell’adduzione; inoltre, avendo la possibilità dal punto di vista operativo, di modificare con assoluta semplicità la configurazione geometrica, si è simulato anche con una variazione angolare pari a 3° (sia di adduzione che di abduzione) in modo da poter comprendere in modo migliore il fenomeno.
Le condizioni di carico scelte, sono quelle relative al massimo momento adduttorio/abduttorio, ovvero quelli corrispondenti al 33% e 63% del ciclo del passo che è possibile rilevare in tab. 4.3.