WORKFLOW AUTOMATICO PER IL DIMENSIONAMENTO DI PROTESI D’ANCA OFF-THE-SHELF e PATIENT-SPECIFIC

L’analisi del comportamento biomeccanico del sistema femore–protesi è fondamentale nella progettazione di impianti ortopedici, poiché la presenza della protesi può alterare il trasferimento fisiologico dei carichi nel tessuto osseo, favorendo una distribuzione non fisiologica delle sollecitazioni e possibili criticità a lungo termine. In questo lavoro viene proposto un workflow integrato per la modellazione e l’analisi del sistema femore–protesi, basato sull’interazione tra MATLAB e ANSYS. A partire da dati di imaging medico (TAC), è stato ricostruito il modello tridimensionale del femore, utilizzato per la generazione della protesi mediante una procedura innovativa che ne consente il posizionamento direttamente allineato ai riferimenti anatomici, garantendo coerenza geometrica e riducendo la necessità di interventi manuali. Il sistema è stato quindi analizzato mediante simulazioni agli elementi finiti, introducendo una caratterizzazione meccanica non omogenea del tessuto osseo basata su dati voxel-based. Il confronto tra configurazione pre-operatoria e post-operatoria è stato condotto in termini di distribuzione delle deformazioni principali e di energia elastica totale, adottata come parametro globale della risposta biomeccanica. È stata inoltre condotta un’analisi parametrica variando i principali parametri geometrici della protesi, al fine di valutarne l’influenza sul trasferimento dei carichi lungo il femore. I risultati evidenziano come la presenza della protesi comporti una redistribuzione delle sollecitazioni, con un incremento nella regione prossimale e una riduzione nelle regioni distali. In questo contesto, il criterio energetico consente di individuare configurazioni in grado di minimizzare la differenza di risposta meccanica tra condizioni pre-operatorie e post-operatorie, avvicinandosi al comportamento fisiologico del sistema osseo. Nel complesso, il lavoro dimostra l’efficacia dell’approccio proposto come strumento per l’analisi dell’influenza dei parametri progettuali e per il supporto alla progettazione di protesi femorali patient-specific.