Approccio in silico per la progettazione di sfinteri artificiali innovativi per il trattamento di stomie: settaggio dei modelli computazionali

La creazione di una stomia intestinale è una pratica chirurgica impiegata per trattare diverse patologie del tratto gastrointestinale, tra cui: processi infiammatori come il morbo di Crohn, cancro, occlusione intestinale e incontinenza. A seconda del disturbo da trattare, si ricorre a differenti tipi di stomia, i quali possono essere praticati a livello della parte distale dell’ileo oppure del colon trasverso o sigmoideo; inoltre, la stomia può essere temporanea o permanente. Indipendentemente dal tipo di intervento, l’obiettivo è quello di allontanare gli effluenti dal sito patologico e favorirne l’espulsione attraverso un’apertura creata sull’addome. Dopo aver analizzato i dispositivi impiantati e le tecniche chirurgiche adottate fino ad oggi, lo studio si concentra sulla progettazione di uno sfintere artificiale innovativo che possa superare le complicazioni legate alla realizzazione di una stomia. A tal fine, l’adozione di strumenti e modelli computazionali consente di studiare nuovi dispositivi, ottimizzando le risorse e le procedure. In una fase preliminare, si è provveduto ad analizzare le caratteristiche geometriche e del materiale dello sfintere, implementando un modello assialsimmetrico, poco oneroso da un punto di vista computazionale. Invece, il corrispondente modello tridimensionale è stato utilizzato per eseguire il settaggio del modello computazionale, ovvero l’individuazione delle condizioni capaci di garantire contemporaneamente una rappresentazione accurata del problema e un tempo di calcolo accettabile. Successivamente, il modello computazionale calibrato sulla base dei risultati ottenuti è stato adoperato per approfondire e validare la performance e l'affidabilità del dispositivo sfinterico. Tutte le analisi sono state eseguite utilizzando il pacchetto di calcolo agli elementi finiti Abaqus, mentre i dati ottenuti sono stati elaborati tramite codici Matlab. L’obiettivo di tale studio è quello di realizzare il modello computazionale di uno sfintere efficace e affidabile, che possa essere impiegato per simulare l’interazione con l’ambiente biologico e valutarne le funzionalità e/o eventuali complicanze.