Analisi del comportamento biomeccanico di tessuti del tratto gastrointestinale mediante un approccio combinato di tipo sperimentale e computazionale

In questo elaborato è descritto uno studio finalizzato all’analisi biomeccanica di organi cavi, con particolare riferimento al tratto gastrointestinale. Per caratterizzare la risposta meccanica di tessuti e strutture biologiche, nonché analizzare i processi di interazione tra tessuti ed elementi chirurgici e/o diagnostici (come ad esempio il meccanismo di locomozione di una sonda endoscopica intestinale), risulta possibile fare ricorso ad una procedura combinata di tipo sperimentale e numerico, al fine di definire strumenti computazionali rappresentativi la funzionalità meccanica del sistema oggetto di studio. A tal proposito, un punto fondamentale consiste nella definizione e calibrazione di modelli costitutivi dei tessuti biologici costituenti, ossia modelli matematici in grado di descrivere la correlazione tra stato tensionale e storia deformativa. L’obiettivo ultimo di questo studio è proprio quello di definire una procedura finalizzata alla formulazione e validazione di un modello costitutivo caratterizzante il comportamento meccanico dei tessuti biologici costituenti le pareti di organi cavi. Una specifica applicazione viene fornita nel caso dei tessuti dell'intestino tenue, seguendo un percorso di tipo sperimentale e numerico. In prima istanza sono state pianificate ed eseguite prove sperimentali di insufflazione su campioni di intestino tenue di Rattus Norvegicus Albino. I risultati delle prove sperimentali sono stati elaborati ed interpretati mediante uno specifico modello fisio-meccanico al fine di conseguire gli input necessari alla successiva calibrazione del modello costitutivo. Si è quindi proceduto alla formulazione matematica del modello costitutivo ed allo sviluppo di un modello analitico, interpretativo, in forma semplificata, le prove di insufflazione, finalizzato alla individuazione dei parametri costitutivi mediante confronto con i risultati sperimentali precedentemente elaborati attraverso il modello fisio-meccanico. In ultima istanza è stato costruito un modello ad elementi finiti effettivamente rappresentativo le prove di insufflazione in tutta la loro complessità, al fine di sviluppare analisi numeriche per la validazione di modello e parametri costitutivi