Study of a trabecular structure from clinical images

Bone pathologies, like osteoporosis, affect millions of people each year. Today knowledge and clinical parameters are insufficient for the correct prediction of the risks of fracture, since the bones are characterized by a complex hierarchical structure and an intricate architecture. Creating precise numerical models of the bones from clinical images can facilitate the study of the effect of the pathologies and the creation of improved predicting parameters. In this work the images from a DXA and a CT scan, which are two of the most common techniques employed for bone evaluation, were analysed and used for the generation of their representative numerical models. Today, the validation of such models is performed with experimentations on porcine or bovine bones, which, can be performed only ex-vivo. Therefore, in this work is proposed the use of a 3D-printer, for the creation of experimental samples for the confirmation of the numerical predictions.

Milioni di persone ogni anno sono affette da patologie delle ossa. Le conoscenze di oggi ed i parametri utilizzati in ambito clinico non sono sufficienti a predire i rischi di frattura, dato che le ossa sono caratterizzate da una struttura gerarchica molto complessa e da un’intricata architettura. La creazione di precisi modelli numerici direttamente dalle immagini cliniche può facilitare lo studio dell’effetto delle patologie e la creazione di parametri di valutazione più accurati. In questo lavoro, le immagini provenienti da una DXA e da una tomografia, le quali sono tra le tecniche più usate per la valutazione dello stato di salute delle ossa, sono state analizzate e vi sono stati creati dei modelli numerici rappresentativi. La validazione dei modelli, oggigiorno avviene tramite la sperimentazione su ossa di maiale o bovino, pratica che può avvenire solo ex-vivo. Per questo motivo, in questo lavoro si è proposto l’utilizzo delle tecnologie di stampa 3D per la creazione di campioni sperimentali da confrontare con le predizioni numeriche.