Studio di fattibilità e progettazione di un impianto osteointegrato per amputazioni transtibiali

Osseointegrated prostheses are emerging as a new option for individuals with upper and lower limb amputations. These consist in the placement of a biocompatible alloy implant into the bone, which serves as a connection point for the patient's external prosthesis. This innovative approach deletes the need for a traditional socket and the associated issues it can cause. However, it's important to note that there is an increased risk of infection due to the open stoma, the area where the implant emerges. Most currently used osseointegrated devices for transtibial amputations have been designed primarily for transfemoral implants, even though these two areas of the body have distinct morphologies. In this research paper, a new patient-specific device, created using additive manufacturing (the fixture), has been developed. This fixture perfectly conforms to the shape of the tibial medullary canal, particularly in the proximal region, where the bone's shape doesn't naturally promote osseointegration. An abutment is connected to the fixture, enabling the patient to attach their external prosthesis and align the prosthetic ankle joint with the height of their healthy contralateral limb. The distal end of the abutment is inserted into a safety device, which facilitates a quick coupling/release system for the external prosthesis. Additionally, this safety device serves as a safeguard against torsional loads. Both couplings (fixture/abutment and abutment/safety device) have been carefully sized to ensure the device can withstand the typical daily loads experienced by users, as well as any unforeseen accidents, such as a patient falling.

Le protesi osteointegrate stanno diventando una nuova opzione per gli amputati di arti superiori e inferiori. Consistono in un impianto in leghe biocompatibili inserito nell’osso al quale viene collegata la protesi esterna del paziente. Viene di conseguenza eliminata l’invasatura e tutti i problemi che derivano dal suo utilizzo, aumentando però il rischio di infezione in quanto lo stoma, zona da cui fuoriesce l’impianto, resta aperto. Quasi tutti i dispositivi osteointegrati impiantabili attualmente utilizzati per gli amputati transtibiali, sono stati progettati per impianti transfemorali, i due distretti corporei presentano però morfologie molto diverse. In questo elaborato è stato sviluppato un nuovo dispositivo patient-matched realizzato in additive manufacturing (fixture) che si adatta perfettamente alla forma del canale midollare tibiale, il quale, specialmente nella zona prossimale, non ha una forma che favorisce l’osteointegrazione. Alla fixture è collegato un abutment, che permette al paziente di indossare la protesi esterna e di riportare la rima articolare della caviglia protesica ad un’altezza concorde a quella dell’arto controlaterale sano. L’estremità distale dell’abutment viene inserita in un dispositivo di sicurezza che permette di avere un sistema di aggancio/sgancio rapido della protesi esterna (minori tempi di vestizione) e di essere esso stesso il dispositivo di sicurezza per carichi torsionali. Sono stati dimensionati i due accoppiamenti (fixture/abutment e abutment/dispositivo di sicurezza) al fine di rendere il dispositivo resistente ai carichi a cui è comunemente soggetto nelle attività quotidiane, ma anche a quelli accidentali che potrebbero sopraggiungere, come ad esempio la caduta del paziente.