A micro-compression device for the study of human trabecular bone local mechanical properties

In this study it is discussed the development of an ex-novo micro-compression device (MCD) for dynamic image-guided failure assessment (DIGFA) of human trabecular bone microstructure and bone microdamage. DIGFA will be performed at the SYRMEP beamline of the ELETTRA Synchrotron using synchrotron radiation-based computed tomography (SR CT). The designed MCD has to comply the dimensional and weight requirements imposed by the SYRMEP beamline. Moreover, the device has to be X–ray transparent for an angular field of view of 360°. Additionally, it has been implemented the electronic control for the linear stepper motor and the load cell, using an Arduino UNO board. Lastly, preliminary tests, carried out at the Politecnico di Milano, will permit to analyse the local trabecular bone properties in the proximal femoral, depending on the anatomical site.

In questo studio è presentata la progettazione ex-novo di un dispositivo a micro-compressione (MCD) per dynamic image-guided failure assessment (DIGFA) della microstruttura e del micro-danneggiamento nell’osso umano trabecolare. Il DIGFA sarà eseguito presso la linea SYRMEP del Sincrotrone di Trieste utilizzando tomografia computerizzata con luce di sincrotrone (SR CT). L’MCD realizzato deve soddisfare i requisiti dimensionali e di peso imposti dalla linea SYRMEP. Inoltre, il dispositivo deve essere trasparente ai raggi X a 360°. È stato anche implementato il sistema di controllo elettronico per l’attuatore lineare e la cella di carico, utilizzando una scheda Arduino UNO. Infine, test preliminari, condotti al Politecnico di Milano, hanno consentito di valutare le proprietà locali dell’osso trabecolare proveniente da testa femorale di pazienti osteoporotici sottoposti ad intervento di protesizzazione dell’anca.