Geometrical optimization of a short-stem hip implant for the reduction of proximal stress shielding (ottimizzazione geometrica di uno stelo corto di protesi d?anca per la riduzione della schermatura del carico prossimale)

Nowadays the number of hip joints arthroplasty operations continues to increase because the elderly population is growing. Moreover, the global life expectancy is increasing and people adopt a more active way of life. For this reasons, the demand of implant revision operations is becoming more frequent. The operation procedure includes the surgical removal of the old implant and its substitution with a new one. Every time a new implant is inserted, it generates an alteration in the internal femur strain distribution, jeopardizing the remodeling process with the possibility of bone tissue loss. This is of major concern, particularly in the proximal Gruen zones, which are considered critical for implant stability and longevity. Today, different implant designs exist in the market; however there is not a clear understanding of which are the best implant design parameters to achieve mechanical optimal conditions. The aim of the study is to investigate the stress shielding effect generated by different implant design parameters on proximal femur, evaluating which ranges of those parameters lead to the most physiological conditions.

Dynamical evolution of quantum states: a geometrical approach.

Questo lavoro di tesi si inserisce nel recente filone di ricerca che ha lo scopo di studiare le strutture della Meccanica quantistica facendo impiego della geometria differenziale. In particolare, lo scopo della tesi è analizzare la geometria dello spazio degli stati quantistici puri e misti. Dopo aver riportato i risultati noti relativi a questo argomento, vengono calcolati esplicitamente il tensore metrico e la forma simplettica come parte reale e parte immaginaria del tensore di Fisher per le matrici densità 2×2 e 3×3. Quest’ultimo altro non é che la generalizzazione di uno strumento molto usato in Teoria dell’Informazione: l’Informazione di Fisher. Dal tensore di Fisher si può ottenere un tensore metrico non solo sulle orbite generate dall'azione del gruppo unitario ma anche su percorsi generati da trasformazioni non unitarie. Questo fatto apre la strada allo studio di tutti i percorsi possibili all'interno dello spazio delle matrici densità, che in questa tesi viene esplicitato per le matrici 2×2 e affrontato utilizzando il formalismo degli operatori di Kraus. Proprio grazie a questo formalismo viene introdotto il concetto di semi-gruppo dinamico che riflette la non invertibilità di evoluzioni non unitarie causate dall'interazione tra il sistema sotto esame e l’ambiente. Viene infine presentato uno schema per intraprendere la stessa analisi sulle matrici densità 3×3, e messe in evidenza le differenze con il caso 2×2.

Comparison of the seismic performances of a steel frame building equipped with different geometrical configurations of Crescent Shaped Braces

The Crescent Shaped Brace (CSB) is a new simple steel hysteretic device proposed to be used as an enhanced diagonal brace in framed structures. The CSB allows the practical designer to choose the lateral stiffness independently from the yield strength of the device, due to its peculiar ad-hoc shape. In the present thesis, a complete study referring to different CSB configurations has been presented. After the validation of the hysteretic capacities of the Crescent Shaped Braces, the seismic concept of the "enhanced first story isolation" system has been proposed within the PBSD. It relies on the total separation between the Vertical Resisting System (VRS) and the Horizontal Resisting System (HRS) in order to attain a certain objective curve of the structure. An applicative example has been studied following this concept and exploiting the advantages of the CSBs as seismic dissipative devices used for the HRS. Then several geometrical configurations called Single CSB system, Single 2 CSB system, Double CSB system, Coupled CSB system, Coupled with high length CSB system, and the final one was Cross bracing system have been introduced and modelled with SAP2000 and the results have been compared.