Analisi del comportamento meccanico dell'intestino umano mediante un approccio sperimentale

L’obiettivo di questa tesi è la caratterizzazione del comportamento meccanico dell’intestino tenue e dell’intestino crasso umano mediante lo sviluppo di prove sperimentali. L’intestino costituisce la porzione terminale dell’apparato digerente e svolge un ruolo fondamentale nella digestione e nell’assorbimento dei nutrienti. Lo studio delle proprietà meccaniche dell’intestino è fondamentale per migliorare le tecniche chirurgiche e per sviluppare dispositivi medici più efficaci. I campioni di intestino umano sono ricavati da 8 pazienti ricoverati presso l’UOC di Chirurgia Generale dell’Azienda Ospedale Università Padova. In particolare, dai tratti di intestino sono stati ritagliati campioni di forma longitudinale e di forma circonferenziale, e sono stati testati utilizzando il macchinario Biomomentum presso il Laboratorio di Meccanica dei Materiali Biologici dell’Università degli Studi di Padova. Sono state eseguite inizialmente delle prove a trazione di rilassamento delle tensioni e fino a rottura e delle prove a compressione di rilassamento delle tensioni e di carico-scarico. I risultati sperimentali sono stati elaborati al fine di individuare alcune caratteristiche meccaniche, quali il modulo di elasticità, la tensione ultima a rottura, parametri della serie di Prony a due rami, variazioni dello stress medio nel tempo e l’area di isteresi. I risultati hanno evidenziato la risposta anisotropa e tempo dipendente del tessuto. Nelle prove di trazione fino a rottura, i campioni di colon tenia hanno mostrato resistenza elevata, mentre quelli di colon sigma presentano valori di tensione a rottura significativamente inferiori, in cui i campioni tagliati in direzione circonferenziale sono risultati più resistenti rispetto a quelli tagliati longitudinalmente; inoltre, i valori di ileo longitudinale risultano simili al colon nella stessa direzione. Il modulo di elasticità nella zona lineare è maggiore nella tenia.Nella prova di rilassamento delle tensioni, i valori della percentuale di rilassamento nel tempo mostrano un maggiore rilassamento a compressione rispetto alle prove a trazione. Sempre nelle prove di rilassamento delle tensioni, l’ileo presenta un modulo di Young nella zona lineare maggiore rispetto al colon. L’area di isteresi, misurata nelle prove di carico scarico a compressione, diminuisce progressivamente con l’avanzare dei cicli. I risultati ottenuti aiutano a comprendere le proprietà meccaniche dell'intestino, fornendo un valido supporto per lo sviluppo di nuovi dispositivi medici e applicazioni chirurgiche, con l'obiettivo di migliorare la qualità di vita dei pazienti che presentano patologie intestinali.