Implementazione di un modello numerico del tratto lombosacrale della colonna vertebrale

Clinical studies have recently documented that there is sufficient evidence to suggest that abnormal motion may be an indicator of abnormal mechanics of the spine and, therefore, may be associated with some types of low-back pain. This work hence aims to develop an accurate computational model to simulate the bio-mechanical response of the whole lumbosacral spinal unit (L1-S1) under physiological loadings and constraint conditions. Computed tomography (CT) scanning protocols, Finite Element (FE) analysis and accurate constitutive modelling have been integrated. Then the ranges of motion (ROM) under flexion, extension and lateral bending moment were measured and compared with experimental data. Finally, the shear stresses for the most extreme load cases were reported. The results indicate that the greater values of the stresses were located at L4-S1 levels just in the interfaces between disc and vertebrae across the posterior and posterolateral zone.

Recenti studi clinici hanno evidenziato come anomale capacità motorie della colonna vertebrale sono direttamente collegate all’insorgenza di dolori lombari. Lo scopo di questo lavoro e sviluppare un accurato modello computazionale dell’intero tratto lombosacrale (L1-S1) che sia in grado di simulare la risposta biomeccanica in condizione di carico e vincoli fisiologici. Per questo motivo sono state utilizzate la tomografia assiale computerizzata (TAC), il metodo degli elementi finiti (FEM) e modelli costitutivi accurati. Quindi si è misurato e comparato con risultati sperimentali il campo di movimento in flessione, estensione, e flessione laterale. In fine sono stati riportati i valori di stress di taglio nelle zone più sollecitate. I risultati indicano che i valori più alti di stress si possono individuare ai livelli L4-S1 al’interfaccia tra il disco e la vertebra nella zona posteriore e posterolaterale.