Valutazione di un'attrezzatura per eseguire prove di torsione e/o flessione su una macchina assiale

Analisi di apparecchiature esistenti su macchina di prova assiale per l'esecuzione di prove differenti e sviluppo di una nuova attrezzatura per l'esecuzione di prove di torsione pura su macchina assiale.

The quadratic spinor Lagrangian, axial torsion current and generalizations

We show that the Einstein-Hilbert, the Einstein-Palatini, and the Holst actions can be derived from the Quadratic Spinor Lagrangian (QSL), when the three classes of Dirac spinor fields, under Lounesto spinor field classification, are considered. To each one of these classes, there corresponds an unique kind of action for a covariant gravity theory. In other words, it is shown to exist a one-to-one correspondence between the three classes of non-equivalent solutions of the Dirac equation, and Einstein-Hilbert, Einstein-Palatini, and Holst actions. Furthermore, it arises naturally, from Lounesto spinor field classification, that any other class of spinor field-Weyl, Majorana, flagpole, or flag-dipole spinor fields-yields a trivial (zero) QSL, up to a boundary term. To investigate this boundary term, we do not impose any constraint on the Dirac spinor field, and consequently we obtain new terms in the boundary component of the QSL. In the particular case of a teleparallel connection, an axial torsion one-form current density is obtained. New terms are also obtained in the corresponding Hamiltonian formalism. We then discuss how these new terms could shed new light on more general investigations.

Biomeccanica del servizio e del diritto nel tennis: confronto fra atleti di livello di gioco differente

Il tennis è uno sport molto diffuso che negli ultimi trent’anni ha subito molti cambiamenti. Con l’avvento di nuovi materiali più leggeri e maneggevoli la velocità della palla è aumentata notevolmente, rendendo così necessario una modifica a livello tecnico dei colpi fondamentali. Dalla ricerca bibliografica sono emerse interessanti indicazioni su angoli e posizioni corporee ideali da mantenere durante le varie fasi dei colpi, confrontando i giocatori di altissimo livello. Non vi sono invece indicazioni per i maestri di tennis su quali siano i parametri più importanti da allenare a seconda del livello di gioco del proprio atleta. Lo scopo di questa tesi è quello di individuare quali siano le variabili tecniche che influenzano i colpi del diritto e del servizio confrontando atleti di genere differente, giocatori di livello di gioco diverso (esperti, intermedi, principianti) e dopo un anno di attività programmata. Confrontando giocatori adulti di genere diverso, è emerso che le principali differenze sono legate alle variabili di prestazione (velocità della palla e della racchetta) per entrambi i colpi. Questi dati sono simili a quelli riscontrati nel test del lancio della palla, un gesto non influenzato dalla tecnica del colpo. Le differenze tecniche di genere sono poco rilevanti ed attribuibili alla diversa interpretazione dei soggetti. Nel confronto di atleti di vario livello di gioco le variabili di prestazione presentano evidenti differenze, che possono essere messe in relazione con alcune differenze tecniche rilevate nei gesti specifici. Nel servizio i principianti tendono a direzionare l’arto superiore dominante verso la zona bersaglio, abducendo maggiormente la spalla ed avendo il centro della racchetta più a destra rispetto al polso. Inoltre, effettuano un caricamento minore degli arti inferiori, del tronco e del gomito. Per quanto riguarda il diritto si possono evidenziare queste differenze: l’arto superiore è sempre maggiormente esteso per il gruppo dei principianti; il tronco, nei giocatori più abili viene utilizzato in maniera più marcata, durante la fase di caricamento, in movimenti di torsione e di inclinazione laterale. Gli altri due gruppi hanno maggior difficoltà nell’eseguire queste azioni preparatorie, in particolare gli atleti principianti. Dopo un anno di attività programmata sono stati evidenziati miglioramenti prestativi. Anche dal punto di vista tecnico sono state notate delle differenze che possono spiegare il miglioramento della performance nei colpi. Nel servizio l’arto superiore si estende maggiormente per colpire la palla più in alto possibile. Nel diritto sono da sottolineare soprattutto i miglioramenti dei movimenti del tronco in torsione ed in inclinazione laterale. Quindi l’atleta si avvicina progressivamente ad un’esecuzione tecnica corretta. In conclusione, dal punto di vista tecnico non sono state rilevate grosse differenze tra i due generi che possano spiegare le differenze di performance. Perciò questa è legata più ad un fattore di forza che dovrà essere allenata con un programma specifico. Nel confronto fra i vari livelli di gioco e gli effetti di un anno di pratica si possono individuare variabili tecniche che mostrano differenze significative tra i gruppi sperimentali. Gli evoluti utilizzano tutto il corpo per effettuare dei colpi più potenti, utilizzando in maniera tecnicamente più valida gli arti inferiori, il tronco e l’arto superiore. I principianti utilizzano prevalentemente l’arto superiore con contributi meno evidenti degli altri segmenti. Dopo un anno di attività i soggetti esaminati hanno dimostrato di saper utilizzare meglio il tronco e l’arto superiore e ciò può spiegare il miglioramento della performance. Si può ipotizzare che, per il corretto utilizzo degli arti inferiori, sia necessario un tempo più lungo di apprendimento oppure un allenamento più specifico.

Viti riassorbibili in acido polilattico per chirurgia del piede: Analisi critica delle proprietà meccaniche e tecnologiche, studio dell'esperienza clinica, e caratterizzazione chimica e meccanica

Recentemente, l'uso di polimeri a base di acido polilattico (PLA) ha subito un fortissimo incremento, soprattutto per la produzione di dispositivi atti alla fissazione di fratture e osteotomie. Lo scopo della prima parte del mio lavoro di tesi, è stato quello di redigere un documento che contenesse informazioni sulle caratteristiche dell'acido poli-L-lattico (PLLA) e del polimero P(L-DL)LA70:30 (70% di PLLA + 30% di PDLLA), entrambi molto diffusi nelle applicazioni biomediche. A tale scopo, è stata fatta un'analisi dello stato dell'arte sulle proprietà chimico-fisiche, tecnologiche (produzione e sterilizzazione) e sui principali meccanismi di degradazione. La seconda parte, invece, è stata dedicata alla stesura di una review sull'evoluzione della biocompatibilità del PLLA utilizzato in ambito ortopedico. A tale scopo, data la grande quantità di studi presenti in letteratura (in vitro, in vivo, trial clinici), non è stato necessario eseguire nessun test per validarne la biocompatibilità. Tuttavia, nonostante trovino già largo impiego nella chirurgia ortopedica, i polimeri in PLA continuano ad essere oggetto di studio, con l'obiettivo di comprenderne al meglio il comportamento e realizzare dispositivi sempre più sicuri ed efficaci per la salute del paziente. E' proprio in questo ambito di ricerca che si inserisce l'attività sperimentale svolta presso lo stabilimento Lima Corporate di Villanova di San Daniele del Friuli (UD). In particolare, l'ultima parte del lavoro di tesi, è stata dedicata alla valutazione degli effetti che il processo di sterilizzazione ad Ossido di Etilene (EtO), genera sulle proprietà chimico-fisiche e meccaniche della vite CALCANEO-STOP in PLLA, stampata ad iniezione e realizzata da Hit Medica (del gruppo Lima Corporate) nello stabilimento di San Marino (RSM). Per la caratterizzazione chimico-fisica del materiale sono state condotte prove di: densitometria, calorimetria a scansione differenziale (DSC), spettrometria FT-IR e viscosimetria. Per la caratterizzazione meccanica dei dispositivi, sono state condotte delle prove a torsione statica.

Region Specific Response of Intervertebral Disc Cells to Complex Dynamic Loading: An Organ Culture Study Using a Dynamic Torsion-Compression Bioreactor

The spine is routinely subjected to repetitive complex loading consisting of axial compression, torsion, flexion and extension. Mechanical loading is one of the important causes of spinal diseases, including disc herniation and disc degeneration. It is known that static and dynamic compression can lead to progressive disc degeneration, but little is known about the mechanobiology of the disc subjected to combined dynamic compression and torsion. Therefore, the purpose of this study was to compare the mechanobiology of the intervertebral disc when subjected to combined dynamic compression and axial torsion or pure dynamic compression or axial torsion using organ culture. We applied four different loading modalities 1. control: no loading (NL), 2. cyclic compression (CC), 3. cyclic torsion (CT), and 4. combined cyclic compression and torsion (CCT) on bovine caudal disc explants using our custom made dynamic loading bioreactor for disc organ culture. Loads were applied for 8 h/day and continued for 14 days, all at a physiological magnitude and frequency. Our results provided strong evidence that complex loading induced a stronger degree of disc degeneration compared to one degree of freedom loading. In the CCT group, less than 10\% nucleus pulposus (NP) cells survived the 14 days of loading, while cell viabilities were maintained above 70\% in the NP of all the other three groups and in the annulus fibrosus (AF) of all the groups. Gene expression analysis revealed a strong up-regulation in matrix genes and matrix remodeling genes in the AF of the CCT group. Cell apoptotic activity and glycosaminoglycan content were also quantified but there were no statistically significant differences found. Cell morphology in the NP of the CCT was changed, as shown by histological evaluation. Our results stress the importance of complex loading on the initiation and progression of disc degeneration.

Equivalente teleparalelo de algumas soluções da relatividade geral

Pós-graduação em Física - IFT

High resolution quantitative computed tomography-based assessment of trabecular microstructure and strength estimates by finite-element analysis of the spine, but not DXA, reflects vertebral fracture status in men with glucocorticoid-induced osteoporosis

High-resolution quantitative computed tomography (HRQCT)-based analysis of spinal bone density and microstructure, finite element analysis (FEA), and DXA were used to investigate the vertebral bone status of men with glucocorticoid-induced osteoporosis (GIO). DXA of L1–L3 and total hip, QCT of L1–L3, and HRQCT of T12 were available for 73 men (54.6±14.0years) with GIO. Prevalent vertebral fracture status was evaluated on radiographs using a semi-quantitative (SQ) score (normal=0 to severe fracture=3), and the spinal deformity index (SDI) score (sum of SQ scores of T4 to L4 vertebrae). Thirty-one (42.4%) subjects had prevalent vertebral fractures. Cortical BMD (Ct.BMD) and thickness (Ct.Th), trabecular BMD (Tb.BMD), apparent trabecular bone volume fraction (app.BV/TV), and apparent trabecular separation (app.Tb.Sp) were analyzed by HRQCT. Stiffness and strength of T12 were computed by HRQCT-based nonlinear FEA for axial compression, anterior bending and axial torsion. In logistic regressions adjusted for age, glucocorticoid dose and osteoporosis treatment, Tb.BMD was most closely associated with vertebral fracture status (standardized odds ratio [sOR]: Tb.BMD T12: 4.05 [95% CI: 1.8–9.0], Tb.BMD L1–L3: 3.95 [1.8–8.9]). Strength divided by cross-sectional area for axial compression showed the most significant association with spine fracture status among FEA variables (2.56 [1.29–5.07]). SDI was best predicted by a microstructural model using Ct.Th and app.Tb.Sp (r2=0.57, p<0.001). Spinal or hip DXA measurements did not show significant associations with fracture status or severity. In this cross-sectional study of males with GIO, QCT, HRQCT-based measurements and FEA variables were superior to DXA in discriminating between patients of differing prevalent vertebral fracture status. A microstructural model combining aspects of cortical and trabecular bone reflected fracture severity most accurately.

Comparative effects of Teriparatide and Risedronate in glucocorticoid‐induced osteoporosis in men: 18‐month results of the EuroGIOPs trial

Data on treatment of glucocorticoid-induced osteoporosis (GIO) in men are scarce. We performed a randomized, open-label trial in men who have taken glucocorticoids (GC) for ≥3 months, and had an areal bone mineral density (aBMD) T-score ≤ –1.5 standard deviations. Subjects received 20 μg/d teriparatide (n = 45) or 35 mg/week risedronate (n = 47) for 18 months. Primary objective was to compare lumbar spine (L1–L3) BMD measured by quantitative computed tomography (QCT). Secondary outcomes included BMD and microstructure measured by high-resolution QCT (HRQCT) at the 12th thoracic vertebra, biomechanical effects for axial compression, anterior bending, and axial torsion evaluated by finite element (FE) analysis from HRQCT data, aBMD by dual X-ray absorptiometry, biochemical markers, and safety. Computed tomography scans were performed at 0, 6, and 18 months. A mixed model repeated measures analysis was performed to compare changes from baseline between groups. Mean age was 56.3 years. Median GC dose and duration were 8.8 mg/d and 6.4 years, respectively; 39.1% of subjects had a prevalent fracture, and 32.6% received prior bisphosphonate treatment. At 18 months, trabecular BMD had significantly increased for both treatments, with significantly greater increases with teriparatide (16.3% versus 3.8%; p = 0.004). HRQCT trabecular and cortical variables significantly increased for both treatments with significantly larger improvements for teriparatide for integral and trabecular BMD and bone surface to volume ratio (BS/BV) as a microstructural measure. Vertebral strength increases at 18 months were significant in both groups (teriparatide: 26.0% to 34.0%; risedronate: 4.2% to 6.7%), with significantly higher increases in the teriparatide group for all loading modes (0.005 < p < 0.015). Adverse events were similar between groups. None of the patients on teriparatide but five (10.6%) on risedronate developed new clinical fractures (p = 0.056). In conclusion, in this 18-month trial in men with GIO, teriparatide showed larger improvements in spinal BMD, microstructure, and FE-derived strength than risedronate.

Role of the fibula in the stability of diaphyseal tibial fractures fixed by intramedullary nailing

Background: For tibial fractures, the decision to fix a concomitant fibular fracture is undertaken on a case-by-case basis. To aid in this clinical decision-making process, we investigated whether loss of integrity of the fibula significantly destabilises midshaft tibial fractures, whether fixation of the fibula restores stability to the tibia, and whether removal of the fibula and interosseous membrane for expediency in biomechanical testing significantly influences tibial interfragmentary mechanics. Methods: Tibia/fibula pairs were harvested from six cadaveric donors with the interosseous membrane intact. A tibial osteotomy fracture was fixed by reamed intramedullary (IM) nailing. Axial, torsion, bending, and shear tests were completed for four models of fibular involvement: intact fibula, osteotomy fracture, fibular plating, and resected fibula and interosseous membrane. Findings: Overall construct stiffness decreased slightly with fibular osteotomy compared to intact bone, but this change was not statistically significant. Under low loads, the influence of the fibula on construct stability was only statistically significant in torsion (large effect size). Fibular plating stiffened the construct slightly, but this change was not statistically significant compared to the fibular osteotomy case. Complete resection of the fibula and interosseous membrane significantly decreased construct torsional stiffness only (large effect size). Interpretation: These results suggest that fixation of the fibula may not contribute significantly to the stability of diaphyseal tibial fractures and should not be undertaken unless otherwise clinically indicated. For testing purposes, load-sharing through the interosseous membrane contributes significantly to overall construct mechanics, especially in torsion, and we recommend preservation of these structures when possible.

Messa a punto di un dispositivo per prove di trazione su funi e primi risultati sperimentali

Analisi dell'installazione di un banco prova di trazione su funi in una azienda, della sua messa a punto e di un primo collaudo svolto.

Studio dell’effetto di cicli termici su materiali CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) attraverso prove di caratterizzazione statica

L’intento di questa tesi è fornire un andamento di alcune proprietà dei materiali compositi in fibra di carbonio, CFRP, utilizzati soprattutto nell’ambito aeronautico e navale, esposti quindi a condizioni ambientali specifiche di variazione ciclica della temperatura. Lo studio è effettuato sulle prove di caratterizzazione statica, di compressione, flessione in tre punti e taglio interlaminare, che generano risultati sulla resistenza delle fibre e della matrice e sul modulo elastico a compressione e trazione del composito.