Investigation of biomechanical behaviour of foot cartilaginous tissues

Il piede è una delle strutture più importanti e complesse del corpo umano. Il piede permette numerosi movimenti ed è fondamentale in molte attività dell’uomo, come ad esempio la camminata. Lo studio del comportamento biomeccanico delle cartilagini articolari umane è un problema complesso che richiede lo studio di diversi aspetti tra loro correlati. In particolare è importante inizialmente un approfondito studio dell’istologia del tessuto cartilagineo associato allo studio della morfometria degli strati cartilaginei nel sito anatomico d’interesse, come ad esempio il piede ed in particolare la parte posteriore del piede. Sia l’aspetto istologico che quello morfometrico devono essere esaminati alla luce del ruolo della cartilagine nella mobilità della caviglia. Considerando le caratteristiche istologiche e i risultati di test biomeccanici presenti in letteratura è stato sviluppato un modello iperelastico fibro-rinforzato ed i parametri costitutivi sono stati definiti per mezzo di prove sperimentali di indentazione in-vitro. Un modello solido del sistema scheletrico del piede è stato sviluppato, con particolare attenzione per la definizione delle articolazioni del retro piede costituite da due strati di cartilagine avvolti in una capsula sinoviale. La struttura completa è stata studiata in due configurazioni fisiologiche: stazione eretta e dorsiflessione. I risultati numerici per la condizione di stazione eretta del giunto tibio-talare sono confrontati con test in-vivo presenti in letteratura sulla stessa superficie articolare. La procedura sviluppata è quindi alla base dello studio della cartilagine degenerata in conseguenza ad osteoartrite (OA). In particolare è stato definito un set di parametri costitutivi per il modello iperelastico fibro-rinforzato prendendo in considerazione prove sperimentali in-vitro di indentazione su cartilagine con OA. I risultati numerici del caso con OA sono stati confrontati con quelli ottenuti in stazione eretta per la cartilagine sana.