Analisi dello sforzo meccanico all'interfaccia osso corticale - stelo protesico della protesi d’anca mediante il Metodo degli Elementi Finiti.

Background. L’anca è, fra le articolazioni, quella che sopporta i carichi maggiori e che quindi più facilmente va incontro a cedimenti meccanici. Tali carichi inoltre sono ciclici e pertanto, mentre nelle strutture ossee possono indurre risposte favorevoli da parte del rimodellamento osseo, nelle protesi impiantate producono fenomeni di fatica. Obiettivi. Si vuole analizzare dal punto di vista strutturale l’impianto di una protesi d’anca non cementata, mettendone in risalto i criteri di progettazione e affrontando la soluzione del problema per via numerica. Metodi. L’indagine si è avvalsa del metodo degli elementi finiti e si è concentrata sulla simulazione numerica del comportamento meccanico dell’interfaccia osso corticale- stelo protesico, ipotizzando il raggiungimento della perfetta osteointegrazione. Il ricorso al metodo degli elementi finiti è giustificato dal fatto che le strategie analitiche o sperimentali non sempre sembrano facilmente percorribili nella trattazione di problemi complicati come l’analisi strutturale di una protesi impiantata. Risultati. Sono stati ottenuti la distribuzione degli sforzi tangenziali, di Mises, e principali nelle due situazioni di deformazione piana e di assial-simmetria sia nel caso di una lamina radiale sottile sia nel caso dell’intero sistema strutturale. Conclusioni. I risultati numerici nelle due situazioni prima citate sono molto vicini e rispecchiano le note conoscenze sperimentali. Background. Among skeletal joints, the hip bears the largest loads and it is likely to encounter mechanical risks. Such loads are cyclic and, while in the bone tissue they can induce favourable responses from the bone remodeling, in the hip implantable prostheses they produce fatigue damage. Objective. The aim of this study is to analyze stress and strain of an uncemented hip prosthesis by a numerical simulation. Methods. Under the hypothesis of perfect osteointegration, finite element model focuses on the analysis of the mechanical behaviour of the cortical bone-titanium stem interface. Results. Distribution of the shear, von Mises, first and third principal stresses are described in the two situations of plane strain (considering a thin radial lamina) and axial symmetry stress-strain (considering the whole structural system). Conclusions. Numerical results in the above mentioned two situations are very similar and they exhibit a good agreement with the experimental knowledges.