Studio anatomico sull'architettura muscolare lombare e toracica e revisione della loro integrazione in un modello CAD di colonna vertebrale

The spinal system performs fundamental biomechanical functions, including load support and transfer, protection of the spinal cord and nerve roots, and movement between different parts of the body. The proper functioning of the spine is closely linked to its mechanical stability. In this context, the spinal muscles play an essential role in maintaining stability and preventing dysfunction and pain. Musculoskeletal computational models are an increasingly popular tool for simulating the behaviour of the spine, overcoming the limitations associated with in vivo and in vitro testing. However, the construction of accurate models heavily depends on the anatomical data available. For this reason, to support the development of a musculoskeletal model, the first phase of the work involved a bibliographic search aimed at gathering information on the spinal, lumbar and thoracic muscles involved in the mechanisms of spinal stabilisation and movements in the sagittal plane. The objective of this phase was to create an anatomical atlas that would collect the main morphological parameters useful for modelling. Subsequently, the data relating to the lumbar musculature were adapted and integrated into a pre-existing CAD model of the spine to improve its anatomical detail. The final phase of the work involved the validation of the model, divided into two distinct steps: an initial verification based on the consistency of the lengths of the muscle fascicles with the data in the literature, and a second focused on the evaluation of the muscle lever arms to assess their anatomical and functional correctness.

Il sistema spinale svolge funzioni biomeccaniche fondamentali, tra cui il supporto e il trasferimento dei carichi, la protezione del midollo spinale e delle radici nervose, nonché la possibilità di movimento tra le diverse parti del corpo. Il corretto funzionamento della colonna vertebrale è strettamente legato alla sua stabilità meccanica. In questo contesto, la muscolatura spinale riveste un ruolo essenziale nel garantire il mantenimento della stabilità e nella prevenzione di disfunzioni e dolori. I modelli computazionali muscolo-scheletrici rappresentano uno strumento sempre più diffuso per simulare il comportamento della colonna vertebrale, superando le limitazioni associate ai test in vivo e in vitro. Tuttavia, la costruzione di modelli accurati dipende fortemente dai dati anatomici disponibili. Per questo motivo, a supporto dello sviluppo di un modello muscolo-scheletrico, la prima fase del lavoro ha previsto una ricerca bibliografica finalizzata alla raccolta di informazioni sui muscoli spinali, lombari e toracici, coinvolti nei meccanismi di stabilizzazione del rachide e nei movimenti sul piano sagittale. L’obiettivo di questa fase è stato la realizzazione di un atlante anatomico, che raccogliesse i principali parametri morfologici utili alla modellazione. Successivamente, i dati relativi alla muscolatura lombare sono stati adattati e integrati in un modello CAD preesistente della colonna vertebrale, al fine di migliorarne il dettaglio anatomico. La fase finale del lavoro ha riguardato la validazione del modello, suddivisa in due passaggi distinti: una prima verifica basata sulla coerenza delle lunghezze dei fascicoli muscolari rispetto ai dati presenti in letteratura, e una seconda focalizzata sulla valutazione dei bracci di leva muscolari al fine di accertarne la correttezza anatomica e funzionale.