Tecniche per la definizione e caratterizzazione dell'architettura ossea del complesso gamba-piede da scansioni biomedicali tridimensionali

La complessa anatomia del piede e della caviglia, unita a sollecitazioni esterne ed al carico del peso corporeo, fanno di questo comparto anatomico una struttura estremamente critica. Per effettuare un’analisi completa e corretta del comportamento biomeccanico del complesso in esame, è necessaria un’accurata caratterizzazione geometrica tridimensionale ed in condizione di carico. Attualmente le tecniche utilizzate sono limitate dalla bidimensionalità, dall’assenza di carico, oltre che dalla bassa ripetibilità delle misure. In questo lavoro di tesi, è stata sviluppata una procedura in grado di descrivere e caratterizzare in maniera automatica l’architettura ossea del complesso gamba-piede, per la prima volta da scansioni tridimensionali in condizioni di carico tramite l’innovativa tecnologia Weight-bearing CT. In seguito alla segmentazione delle immagini e alla creazione dei modelli CAD, la procedura, tramite l’utilizzo dell’analisi alle componenti principali, permette l’identificazione automatica di punti di repere, la definizione di sistemi di riferimento anatomici, e la misura tridimensionale degli allineamenti articolari dei segmenti che costituiscono il complesso. Sono stati acquisiti quattro soggetti asintomatici per valutare la posa articolare tipica della struttura sana in ortostasi. È stata ripetuta l’acquisizione di un soggetto con una differente posa del piede e, in seguito a test, è stata dimostrata l’indipendenza della procedura dall’orientamento del complesso anatomico all’interno del dispositivo di scansione. Inoltre, la ripetibilità e l’affidabilità dell’algoritmo sono state valutate tramite test di robustezza. Il presente lavoro di tesi offre risultati preliminari utili alla caratterizzazione tridimensionale del complesso gamba-piede in condizione di carico tramite Weight-bearing CT. La procedura ivi sviluppata presenta i requisiti per estendersi ad altre articolazioni e biomodelli tridimensionali derivati da altri dispositivi di imaging biomedicale.