La perdita di osso può verificarsi per diverse cause. Tra queste è possibile annoverare: fratture di osso causate da muscoli; fratture di osso causate da deterioramento per l'età o modifica dello stile di vita; tumori ossei; osteomielite; perdita di articolazioni artificiali.
Per la sostituzione della perdite dell'osso viene usato un innesto osseo autologo, il quale prevede che l'osso venga trapiantato da una diversa parte del corpo dello stesso paziente. Questa tecnica presenta il vantaggio di utilizzare lo stesso tessuto vivo del paziente, il quale non provoca una risposta immunitaria e possiede un eccellente capacità di rigenerazione dell'osso. Tuttavia la procedura di rimozione dell'osso che può essere trapiantato risulta debilitante per il corpo del paziente e la quantità di osso raccolta potrebbe non essere sufficiente.
Gli innesti ossei artificiali rappresentano una soluzione efficace a queste problematiche. Possono essere utilizzati come riempimento osseo in caso di difetti e vuoti, in modo da stabilizzare il tessuto. Le ceramiche porose basate su fosfato di calcio sono disponibili in forma solida, granulare o pastosa. Queste forme sono scelte in base alla forma e alle dimensioni del difetto dell'osso in relazione alla lavorabilità.
I pori del materiale di riempimento possono avere un ampio diametro di 100–200 µm, per permettere la crescita di osteoblasti, oppure alcuni µm di diametro per facilitare il passaggio di aria e nutrienti all'interno dell'osso. In alcuni casi i materiali di riempimento in formato solido devono essere resistenti per prevenire il cedimento del materiale durante l'operazione chirurgica o la fase di riabilitazione. In caso di cedimento del materiale il processo di recupero sarà compromesso.
Di conseguenza il controllo delle dimensioni dei pori e del relativo rapporto risulta importante visto che la dispersione delle dimensioni dei pori e della resistenza influenza significativamente le prestazioni del materiale sostitutivo dell'osso.
Le criticità nell'osservazione delle dimensioni dei pori
Fino ad adesso l'osservazione dei pori è stata realizzata usando la SEM (scanning electron microscopy) e altri metodi su piccole parti di materiale riempitivo con integrazione della resina. Tuttavia la preparazione dei campioni prevista con questi metodi (es: frammentazione del campione, integrazione della resina e sputtering usato nella SEM) prolunga di due o tre giorni i tempi di ispezione. Attualmente esiste un metodo più veloce: la microscopia a scansione laser 3D.
Soluzione di misura per la valutazione delle dimensioni dei porri di un materiale sostitutivo osseo artificiale
Gli operatori possono valutare velocemente le dimensioni dei pori del materiale sostitutivo osseo artificiale mediante un microscopio a scansione laser 3D come il sistema LEXT™ OLS5100. Il microscopio combina delle capacità di misura efficienti con un flusso di lavoro semplificato, in modo che utenti di qualsiasi grado di esperienza possano misurare con facilità il rapporto dell'area, il diametro dei pori e la profondità dei pori.
Vantaggi della soluzione:
- Utilizzo di un laser da 405 nm, il quale permette di iniziare immediatamente un'osservazione non distruttiva posizionando semplicemente il campione sul tavolino. Non è necessaria nessuna preparazione dei campioni, riducendo significativamente i tempi di ispezione.
- Possibilità di acquisizione dei dati delle altezze su un piano, permettendo una maggiore capacità di misura e osservazione. Questa include: diametro dei pori e rapporto dell'area mediante l'analisi delle particelle; misura della profondità dei pori mediante i profili; visualizzazione 3D. Può inoltre essere usata una valutazione della tolleranza di tipo pass/fail (idoneo/non idoneo) dei singoli risultati di misura in confronto a uno standard definito.
- Possibilità di unire insieme i dati 3D con un orientamento planare, permettendo l'acquisizione di precisi dati su un'ampia area.
Analisi delle particelle (rapporto dell'area dei pori; diametro massimo, diametro Feret e diametro circolare equivalente).
Immagini acquisite mediante un obiettivo 10X e unite in un'immagine 5 × 5 (quadrato di 5 mm).
Determinazione della tolleranza dell'analisi delle particelle.
Per esempio quando ci si concentra sul diametro equivalente e si controlla la presenza di pori di dimensioni maggiori rispetto a una certa soglia, per tutte le particelle misurate può essere visualizzata una valutazione di tipo pass/fail. Questo può essere realizzato configurando un valore di riferimento, oltre a dei militi superiori e inferiori (±), trasferibili su Microsoft Excel.
Misura del profilo (profondità del foro).
Misura area/volume (area/volume del poro).
