Valutazione di performance ed affidabilità di uno sfintere artificiale in relazione alla conformazione del lume del dotto uretrale: un approccio computazionale

Le vie urinarie prevedono due parti principali, il tratto urinario superiore ed il tratto urinario inferiore. Quest’ultimo comprende, a sua volta, vescica ed uretra. Il tratto urinario inferiore ha, dunque, la funzione di immagazzinamento ed evacuazione dell’urina che riceve dal tratto superiore. Diverse problematiche affliggono le vie urinarie inferiori, una di queste è l’incontinenza urinaria. Questa rappresenta una condizione medica caratterizzata da una perdita involontaria di urina e questa disfunzione coinvolge, in particolar modo, la popolazione adulta, comportando una drastica riduzione nella qualità di vita. Il trattamento principale per la forma grave di questa disfunzione è rappresentato dall’utilizzo di sfinteri artificiali, i quali hanno lo scopo di sostituire lo sfintere biologico dal punto di vista della sua funzionalità e, dunque, ripristinare una corretta continenza urinaria. Diversi dispositivi sono stati creati nel corso degli anni ma quello attualmente più utilizzato è l’AMS800, costituito da una piccola unità di pompaggio che controlla il movimento di un fluido salino all’interno di un piccolo circuito idraulico. In quest’ultimo vi si trova una cuffia sfinterica posta attorno all’uretra e un palloncino regolatore di pressione. Sfortunatamente, lo sfintere artificiale presenta un tasso di insuccesso elevato, comportando la necessità di reintervento per la sua rimozione e revisione al fine di preservare la salute del paziente. Risultano appropriati, quindi, studi di natura biomeccanica finalizzati alla valutazione della funzionalità dello sfintere artificiale, in considerazione di differenti conformazioni caratterizzanti il lume del dotto uretrale per investigare la variabilità sussistente tra i cittadini nel mondo. In questa tesi è stato utilizzato un modello agli elementi finiti 3D comprensivo dello sfintere artificiale e di un breve tratto di uretra, andando a studiare il comportamento del dispositivo nell’interazione con il contesto biologico, l’uretra. Le geometrie luminali principali considerate in questo lavoro di tesi sono quella a forma di ellisse e quella a forma di trifoglio, dove sono stati costruiti differenti modelli andando a variare specifici parametri dei due profili. La tipologia generale di prova svolta sui modelli comprende la fase di chiusura dello sfintere, l’applicazione della pressione di gonfiaggio sfinterica che verrà mantenuta costante successivamente e l’applicazione di una pressione intraluminale per imitare l’apertura del lume. L’obiettivo di questo studio è quello di valutare come una variazione della geometria luminale possa influire sulle caratteristiche di performance ed affidabilità del dispositivo. Con il termine performance ci si riferisce ad un parametro relazionato ai valori di pressione intraluminale (necessaria per comportare la perdita di continenza) in funzione della pressione sfinterica del dispositivo protesico. Con il termine affidabilità si fa riferimento ad un insieme di parametri legati alla stimolazione delle proprietà meccaniche dei tessuti uretrali indotta dall’azione dello sfintere. Sono state, quindi, condotte analisi finalizzate, andando ad osservare la regione di mezzeria del tessuto uretrale, la quale rappresenta la zona maggiormente sollecitata e, dunque, più critica.