The study of bone fracture is not only a topic of interest for its social, clinical and economic impact; but it is also relevant in the field of materials engineering since its fracture mechanism has not yet been fully understood. Bone is a structure composed of materials with poor mechanical characteristics which, thanks to their interaction and particular geometry, can support considerable loads. However, the onset of pathologies can have negative effects on the mechanical properties and fracture mechanisms of bone tissue. An increase in hospitalization for bone disease during the pandemic caused by the SARS-CoV-2 virus leads to investigate if there is a correlation between the onset of this pathology and bone integrity. In the present study, part of the wider GAP project, bone samples of femoral heads belonging to healthy, osteoporotic and COVID-19 patients are considered. Osteoporosis is one of the most common pathologies affecting bone strength and integrity, while the SARS-CoV-2 virus could be related to bone tissue degeneration. Istituto Ortopedico Galeazzi, partner in the GAP project, provided samples from femoral heads extracted during hip replacement surgeries. All provided samples are subjected to a SRμCT during which an appropriate mechanical compression test is performed. The acquired output images are analyzed for cracks detection. Numerical (finite element) models and meshes of each detected cracked trabecula are generated. Analyses are performed on each model. All the acquired data are subjected to a statistical analysis to investigate any similarities and differences, in terms of fracture mechanisms and mechanical properties of the materials, between samples belonging to patients with different pathological history.

Lo studio della frattura ossea non è solo un argomento di interesse per il suo impatto sociale, clinico ed economico; ma è rilevante anche nel campo dell'ingegneria dei materiali poiché il suo meccanismo di frattura non è ancora stato completamente compreso. L'osso è una struttura composta da materiali con scarse caratteristiche meccaniche che, grazie alla loro interazione e alla particolare geometria, possono sostenere carichi considerevoli. L'insorgere di patologie può però avere effetti negativi sulle proprietà meccaniche e i meccanismi di frattura del tessuto osseo. Un aumento dell’ospedalizzazione per problemi di natura ossea durante la pandemia causata dal virus SARS-CoV-2, porta a chiedersi se esista una correlazione fra l’insorgere della patologia e l’integrità ossea. Nel presente studio, parte del progetto GAP, sono stati presi in considerazione campioni ossei di teste femorali appartenenti a pazienti sani, osteoporotici e affetti da COVID-19. L'osteoporosi è una delle patologie più comuni che colpisce la resistenza e l'integrità ossea, mentre il virus SARS-CoV-2 potrebbe essere correlato alla degenerazione del tessuto osseo. L’Istituto Ortopedico Galeazzi, partner del progetto GAP, ha fornito i campioni prelevati da teste femorali asportate durante operazioni di protesi d’anca. Tutti i campioni forniti sono stati sottoposti a una SRμCT durante la quale è stata eseguita un'adeguata prova di compressione meccanica. Le immagini acquisite in output sono state analizzate per rilevare la presenza di cricche. Sono stati generati modelli numerici (agli elementi finiti) e mesh di ogni trabecola criccata rilevata. Analisi sono state eseguite su ciascun modello. Tutti i dati acquisiti sono sottoposti ad un'analisi statistica per indagare eventuali somiglianze e differenze, in termini di meccanismi di frattura e proprietà meccaniche dei materiali, tra campioni appartenenti a pazienti con storia patologica differente.