Progettazione e analisi di affidabilità di uno sfintere urinario artificiale innovativo tramite un approccio computazionale

L’incontinenza urinaria è una patologia associata alla perdita involontaria di urina e nel mondo ne soffrono circa 330 milioni di uomini. L’incontinenza urinaria da sforzo è associata ad un’incompetenza del complesso sfinterico urinario, spesso causata da interventi chirurgici alla prostata. Il principale trattamento per l’incontinenza da sforzo maschile è l’impianto di uno sfintere artificiale idraulico, il quale garantisce la chiusura del dotto uretrale tramite una cuffia gonfiabile che applica una pressione attorno all’uretra bulbare. In caso di una interazione sfavorevole tra l’uretra e il dispositivo, la compressione prolungata dei tessuti biologici può indurre una loro degradazione e una successiva rimozione dell’impianto. Un nuovo sfintere artificiale idraulico è stato progettato con lo scopo di ridurre queste complicanze, attraverso un migliore avvolgimento dell’uretra e una distribuzione uniforme della compressione sui tessuti biologici. Tramite un modello agli elementi finiti è stata eseguita una simulazione computazionale delle interazioni tra il dispositivo innovativo e l’uretra bulbare per differenti pressioni occlusive applicate, al fine di valutare l’entità delle sollecitazioni indotte nei tessuti uretrali e la capacità di mantenere la condizione di continenza urinaria. Il modello numerico dello sfintere artificiale innovativo è stato costruito con un elemento esterno contenitivo e un elemento interno gonfiabile; per questo ultimo sono state testate due geometrie con design simile e quattro materiali con uguale formulazione costitutiva, ma differenti rigidezze. L’elaborazione dei risultati ottenuti dalle analisi in silico ha consentito di individuare due accoppiamenti geometria – materiale che permettono al dispositivo innovativo di avere adeguate affidabilità e performance.