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Innovative simulation tool for bone and bone biomaterials, based on enhanced CT-data exploitation

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Biomateriali ossei su misura

Scienziati finanziati dall'UE hanno sviluppato un nuovo software di simulazione orientato agli impianti ossei e all'ingegneria dei tessuti. L'estrazione delle proprietà meccaniche dai dati della tomografia computerizzata (CT) permetterà ai medici di pianificare interventi chirurgici specifici per i singoli pazienti.

Salute

La CT è una sofisticata tecnica di imaging che ricostruisce un'immagine tridimensionale da numerose "fette" di immagini di un materiale. Il materiale viene poi rappresentato tramite voxel, piccole unità di volume che permettono una rappresentazione dettagliata della topologia e della geometria del materiale. Lo sfruttamento commerciale delle immagini di CT per la progettazione strutturale di biomateriali e impianti è attualmente ostacolato dalla mancanza dei corrispondenti dati fisico-chimici per finalizzare modelli meccanici FEM (degli elementi finiti). I bioingegneri utilizzano invece analisi di regressione o supposizioni basate sull'esperienza, facendo deduzioni piuttosto inadatte alla progettazione assistita da computer (CAD). Ricercatori all'avanguardia hanno recentemente sviluppato nuove tecniche per estrarre i dati sulla composizione chimica dalle scansioni CT e convertirli in proprietà dei materiali. Scienziati finanziati dall'UE hanno sfruttato queste conoscenze per sviluppare strumenti di simulazione per l'ortopedia e l'ingegneria dei tessuti ossei con il progetto BIO-CT-EXPLOIT ("Innovative simulation tool for bone and bone biomaterials, based on enhanced CT-data exploitation"). In particolare I ricercatori cercavano una soluzione per la rappresentazione delle proprietà specifiche dei pazienti in un pacchetto software intuitivo e di facile uso, per aiutare I medici nella pianificazione degli interventi. Le scansioni CT di numerosi materiali ossei bio-ingegnerizzati e naturali con un esame meccanico completo dei biomateriali ha facilitato lo sviluppo di algoritmi per la conversione di informazioni volumetriche voxel-specifiche ottenute tramite raggi X in tre diversi tipi di proprietà elastiche. Queste sono state combinate con strumenti di analisi delle immagini per formare il pacchetto software completo. Il software di simulazione BIO-CT-EXPLOIT è un prezioso strumento per I medici, che permette una migliore pianificazione chirurgica e la personalizzazione di impianti e scaffold dei tessuti per I singoli pazienti. Ci si aspetta durate maggiori e minori complicazioni: un risultato particolarmente importante per la popolazione dell'UE che continua a invecchiare. Un'accurata conversione dei dati CT in proprietà meccaniche troverà senza dubbio applicazione anche in numerosi altri settori della ricerca sui materiali.

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