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Marco Viceconti

Professor

Department of Industrial Engineering

Academic discipline: ING-IND/34 Industrial Bioengineering

News

topics for Master Degree final year project (Thesis) AY 2018-2019

Titolo: Sviluppo di un modello ad elementi finiti che predica i risultati delle prove di usura articolare mediante simulatore d’articolazione

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, ed in stretta collaborazione con il gruppo di Tribologia diretto dal Dott. Saverio Affatato presso il Laboratorio di Tecnologia Medica dell’Istituto Ortopedico Rizzoli, il candidato/a svilupperà un modello computazionale che predica l’usura tra le superfici di nuovi disegni di protesi articolari osservata sperimentalmente con simulatori di articolazione. Il progetto prevede lo sviluppo di un modello ad elementi finiti che predica i campi di pressione di contatto e di velocità relativa all’interfaccia articolare in funzione delle geometrie, delle tolleranze, dei materiali, delle proprietà superficiali, e delle condizioni di spostamento e carico imposte; da queste si deriverà poi una predizione dell’usura delle superfici, con relativo aggiornamento delle geometrie e delle proprietà superficiali e calcolo della massa perduta in prodotti d’usura. L’accuratezza del modello sarà valutata rispetto ad una serie di misure sperimentali condotte presso il gruppo di Tribologia.

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: le prove di usura mediante simulatore articolare sono obbligatorie per ogni nuovo disegno protesico. Mediamente durano tre mesi l’una, e sono molto costose. Hanno anche limiti importanti, dato che difficilmente riescono a riprodurre condizioni anomale di posizionamento, carico, o altro. Ora che è possibile fornire ai regolatori evidenze di sicurezza basate su simulazione computerizzata, molte aziende ortopediche stanno esplorando come usare metodi computazionali per rimpiazzare, almeno in parte, le prove di laboratorio più complesse.

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Titolo: Quantificazione della condizione muscolare in pazienti ortopedici o con malattie neurodegenerative mediante risonanza magnetica e dinamometria

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, ed in stretta collaborazione con il gruppo di Fisica Medica diretto dal Dott. Fabio Baruffaldi presso il Laboratorio di Tecnologia Medica dell’Istituto Ortopedico Rizzoli, il candidato/a svilupperà un protocollo di diagnostica per immagini con risonanza magnetica, un protocollo di elaborazione delle immagini risultanti, ed una serie di misure sperimentali dinamometriche, al fine di quantificare in maniera più accurata di quanto oggi possibile nella pratica clinica la condizione muscolare di pazienti affetti da patologie ortopediche (ad esempio artrosi) o neuromuscolari (esiti da ictus, malattia di Parkinson, sclerosi laterale amiotrofica, sclerosi multipla, ecc.).

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: Esiste un notevole interesse industriale, soprattutto sul lato farmaceutico, allo sviluppo di biomarkers della perdita di forza muscolare.

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Titolo: Definizione di un protocollo per la valutazione del danneggiamento verificatosi in vivo nelle protesi articolari

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, ed in stretta collaborazione con il gruppo di biomeccanica sperimentale coordinato dall’Ing. Massimiliano Baleani e con il Registro Regionale delle Protesi Ossee diretto dalla Dott.ssa Barbara Bordini presso il Laboratorio di Tecnologia Medica dell’Istituto Ortopedico Rizzoli, il candidato/a analizzerà le cause di fallimento secondo i criteri clinici di tutte le protesi d’anca espiantate in regione che presentano una modularità ed elaborerà statistiche appropriate. I dispositivi espiantati archiviati saranno poi analizzati sistematicamente in modo da identificare dove possibile le cause di fallimento secondo criteri ingegneristici.

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: Alcune modularità sono correntemente oggetto di un aspro dibattito nella letteratura specializzata; inoltre alcuni fallimenti clinici associati a questa soluzione di disegno sono oggetto di cause milionarie, specie negli Stati Uniti.

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Titolo: Verifica, validazione, e quantificazione dell’incertezza di modelli subject-specific di dinamica del sistema muscolo-scheletrico

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, il candidato/a svilupperà un protocollo di valutazione sistematica di modelli subject-specific di dinamica del sistema muscolo-scheletrico secondo lo standard emergente ASME V&V-40, che consentirebbe di usare questi modelli per valutare la sicurezza e/o l’efficacia di alcune classi di dispostivi medici. Questi metodi saranno applicati ad una serie di modelli costruiti a partire dai dati in open access della cosiddetta Knee Grand Challenge [https://simtk.org/projects/kneeloads] .

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: la recente adozione dello standard ASME V&V-40 come requisito di qualificazione di metodi in silico da parte di FDA, divisione dispositivi medici, rende questo progetto di estrema attualità anche industriale.

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Titolo: Caratterizzazione delle proprietà meccaniche dei tessuti che compongono l’articolazione del ginocchio

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, ed in stretta collaborazione con il gruppo di Biomeccanica Sperimentale diretto dal Ing. Massimiliano Baleani presso il Laboratorio di Tecnologia Medica dell’Istituto Ortopedico Rizzoli, il candidato/a condurrà uno studio finalizzato al disegno ed implementazione di un metodo per la caratterizzazione meccanica ex vivo del tessuto che costituisce il piatto tibiale dell’articolazione del ginocchio.

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: l’obiettivo di lungo termine è di acquisire le informazioni sul comportamento meccanico del complesso di tessuti che costituiscono l’articolazione per definire un riferimento per la creazione di adeguati sostituti tissutali.

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Titolo: Sviluppo di modelli per la valutazione del rischio di frattura intraoperatoria in protesi d’anca non cementate

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, il candidato/a svilupperà dapprima un protocollo per la verifica e validazione secondo lo standard ASME V&V 40 in modo tale da avere, al termine del progetto, un modello computazionale affidabile. Si procederà poi con lo sviluppo di un modello stocastico, realizzato per pazienti selezionati in base a sesso, età, dimensione del femore, densità ossea e presenza di fratture. L’obiettivo è quello di stimare il rischio di frattura ossea durante l’impianto della componente femorale, tenendo conto quindi di alcune variabili quali: la dimensione del femore (e la conseguente dimensione della componente protesica), la densità ossea e l’inclinazione e l’orientamento dello stelo.

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: C’è un crescente interesse nell’industria biomedica per l’utilizzo di metodi computazionali per la valutazione preclinica di dispositivi medici.

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Titolo: Validazione di modelli FE per la predizione del rischio di frattura del collo di femore.

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, il candidato/a svilupperà un protocollo di valutazione sistematica della credibilità di modelli FE per la predizione del rischio di frattura del femore secondo lo standard emergente ASME V&V-40. Il candidato sarà inoltre coinvolto nella preparazione del documento che dovrà essere presentato all’EMA (European Medicine Agency) per richiedere un parare sull’accettabilità dell’uso di questi nuovi metodi nella pratica clinica. Le attività di verifica e validazione saranno applicate a dei modelli soggetto specifici che il candidato svilupperà a partire da dati clinici reali acquisiti e collezionati all’interno del Laboratorio di Tecnologia Medica dell’Istituto Ortopedico Rizzoli.

Tipo: Tesi di maggiore impegno

Sbocchi: La recente adozione dello standard ASME V&V-40 come requisito di qualificazione di metodi in silico da parte di FDA, divisione dispositivi medici, rende questo progetto di estrema attualità anche industriale.

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Titolo: Sviluppo di modelli subject-specific per la valutazione del range of motion in pazienti con lussazione ricorrente della protesi d’anca

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale, e del Prof Francesco Traina, esperto chirurgo dell’anca, il candidato/a svilupperà un modello subject-specific a partire da dati TAC or RMN che predica il massimo intervallo di movimento dell’articolazione d’anca dopo intervento di ricostruzione protesica, e se siano soggetti lussazione o sublussazione ricorrente.

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: questa è una tipica tesi di modellazione muscoloscheletrica con OpenSIM, per rispondere ad un quesito clinicamente rilevante. Oltre ad acquisire buona esperienza con OpenSIM, lo studente acquisirà competenze rilevanti per aziende che commercializzano protesi articolari e altri dispositivi medici simili.

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Titolo: Creazione di un database di valori normativi di forze massimali e attivazioni muscolari acquisiti durante un test di forza massimale isometrica

Descrizione: Sotto la supervisione del Prof. Marco Viceconti, esperto di biomeccanica computazionale di fama internazionale il candidato/a creerà, a partire da dati sperimentali acquisiti in laboratorio nell’ambito del progetto ForceLoss, un database di valori normativi della forza isometrica massimale espressa dai muscoli estensori del ginocchio e della loro attivazione registrati durante un test dinamometrico.

Tipo: tesi di maggiore impegno

Sbocchi: questa è una tipica tesi di acquisizione ed elaborazione di segnali biomedici. Oltre ad acquisire esperienza in laboratorio durante la fase di preparazione del soggetto, preparazione del set-up sperimentale ed acquisizione dei dati, lo studente acquisirà competenze circa l’elaborazione di segnali biomedici, rilevanti in ambito clinico o per lo studio di attività sportive.

Published on: April 03 2020