Analisi del comportamento meccanico dell’intestino crasso umano e sviluppo di protocolli sperimentali per l’applicazione clinica di sfinteri anali artificiali

La presente tesi ha lo scopo di studiare e definire il comportamento meccanico dell’intestino crasso umano mediante prove sperimentali. L’intestino crasso, segmento terminale dell’apparato digerente, riveste un ruolo cruciale nell'assorbimento dei nutrienti e nella formazione e trasporto delle feci. Una sezione dello studio è stata dedicata alla caratterizzazione del retto, l’ultima porzione dell’intestino crasso. Questo tratto svolge un ruolo fondamentale nei processi di continenza e defecazione, agendo come serbatoio temporaneo per le feci e collaborando strettamente con le strutture sfinteriche per regolare l’evacuazione. In condizioni patologiche, come nei casi di incontinenza fecale severa, l’impianto di uno sfintere anale artificiale rappresenta un’opzione terapeutica avanzata. Comprendere le proprietà meccaniche dell’intestino crasso è fondamentale per ottimizzare le tecniche chirurgiche e progettare dispositivi medici più efficaci. I campioni di tessuto intestinale, sono stati ottenuti da 21 pazienti sottoposti a chirurgia addominale presso l’UOC di Chirurgia Generale dell’Azienda Ospedale Università di Padova, sono stati sezionati secondo le direzioni longitudinale e circonferenziale. Le prove meccaniche, condotte presso il Laboratorio di Meccanica dei Materiali Biologici dell’Università di Padova utilizzando il sistema Biomomentum, hanno incluso test di trazione di rilassamento delle tensioni sino a rottura e test a compressione di rilassamento delle tensioni e di carico-scarico. I parametri meccanici estratti dalle prove comprendono il modulo elastico, la tensione ultima a rottura, la percentuale di rilassamento nel tempo e l’area di isteresi. I risultati hanno messo in evidenza evidenziato il comportamento anisotropo e tempo dipendente del tessuto. Nelle prove di trazione fino a rottura, i campioni di colon con tenia hanno mostrato una resistenza elevata, mentre quelli di colon senza tenia presentano tensioni di rottura significativamente inferiori. I campioni tagliati in direzione circonferenziale risultano più resistenti rispetto a quelli longitudinali. Il modulo elastico nella zona lineare risulta maggiore nei campioni con presenza di tenia. Nella prova di rilassamento delle tensioni, la percentuale di rilassamento nel tempo risulta maggiore in compressione rispetto alla trazione. Nelle prove di rilassamento delle tensioni a compressione il retto mostra un modulo di Young nella zona lineare simile a quello del colon con tenia. L’area di isteresi nelle prove di carico scarico a compressione mostra una diminuzione progressiva man mano che i cicli si susseguono, indicando una riduzione della dissipazione energetica con l’avanzare delle sollecitazioni. I risultati ottenuti contribuiscono alla comprensione delle proprietà meccaniche dell’intestino, offrendo un utile supporto per la progettazione di nuovi dispositivi medici e applicazioni in ambito chirurgico.