Relazione finale sulla mandibola artificiale

LA MANDIBOLA ARTIFICIALE

1.   Anatomia della mandibola:

La mandibola è l'osso della faccia in cui alloggia l'arcata dentaria inferiore e costituisce, con la mascella superiore, la bocca.

È uno dei pochi ossi, se non l’unico, a vantare di una certa mobilità; mobilità che serve per svolgere le funzioni primarie di questo osso: masticare e parlare.

La mandibola è costituita da una porzione orizzontale, che prende il nome di “corpo”, e due porzioni verticali, situate ai lati del corpo che prendono il nome di “rami”. Corpo e rami presentano caratteristiche anatomiche specifiche, che, nell'essere umano, variano nel corso della vita.
Il corpo ha la forma di un ferro di cavallo con la concavità rivolta all'indietro.
Ciascun ramo possiede due processi:

·      uno in posizione anteriore, chiamato processo coronoideo, che offre l’inserzione al muscolo masticatorio temporale;

·      uno in posizione posteriore, denominato condilo, con una porzione iniziale definita collo e una superiore detta testa di forma ellissoidale e attraverso la quale si formerà l’articolazione temporomandibolare.

Tra i due processi è presente l’incisura della mandibola.

2.   Protesi artificiale:

La protesi artificiale (mandibola artificiale) include il condilo e il mento, parti indispensabili per le funzioni primarie di articolazione della parola, masticazione, deglutizione e competenza delle labbra, nonché per l'aspetto esteriore del volto.

Il primo intervento per il trapianto della mandibola (documenta la Repubblica) è stato effettuato presso la Chirurgia Maxillo-Facciale dell’Azienda Ospedaliera-Università di Padova a febbraio del 2016 diretto dal prof. Giuseppe Ferronato.

Prima di allora vi furono solo delle progettazioni tridimensionali della protesi artificiale ma niente di concreto, delle protesi virtuali.

La mandibola artificiale ha sostituito tutta la porzione compromessa dalla malattia del paziente.

Questo intervento ha migliorato il supporto del labbro inferiore, la simmetria finale della parte inferiore del viso e la competenza delle labbra.

La mandibola aveva un peso di 26 grammi ed era costituita interamente in titanio. Questa possedeva, inoltre, i fori necessari per l'inserimento di muscoli e nervi.
Il costo medio di un impianto di questa tipologia è di circa euro 3.500 e prevede l’applicazione a basso impatto sugli individui, specie nei soggetti adulti. Per una durata complessiva di 4 ore.

L’intervento non prevedeva particolari rischi anche se, essendo comunque un intervento chirurgico, vi sono state delle scarse probabilità annesse a diversi rischi.

3.   Il titanio e le sue proprietà

Il titanio è un elemento situato nel IV gruppo della tavola periodica con numero atomico 22 e, in campo ingegneristico, da diversi decenni viene apprezzato per le sue proprietà eccellenti. La discreta flessibilità di questo elemento, unita all’eccellente biocompatibilità e alla resistenza all'ossidazione, fornisce un motivo supplementare per la rapida espansione del titanio nell’uso per protesi corporee.

Esso ha una bassa densità 4500 kg/m³, circa il 56% di quella dell'acciaio, ma un'alta resistenza alle sollecitazioni (resistente al pari dell’acciaio e due volte più dell'alluminio), La densità è comunque considerevolmente influenzata dalla quantità e dalla densità degli elementi in lega. Il basso modulo di elasticità (10,3 GPa) ne assicura una bassa rigidezza, con discreti allungamenti relativi sotto sforzi piuttosto elevati; la combinazione di bassa densità lineare ed alta resistenza produce rapporti resistenza/peso particolarmente favorevoli, superiori a quasi tutti quelli degli altri metalli. Per questo motivo è utilizzato in tutte quelle applicazioni in cui è richiesta elevata flessibilità e contemporaneamente buona resistenza meccanica (es. bastoni da golf).

La bassa conducibilità termica fa sì che sia limitata la trasmissione del calore per conduzione, mentre il basso coefficiente di dilatazione ne conferisce una discreta resistenza allo shock termico e soprattutto gli permette di essere molto più compatibile con materiali ceramici e con vetri rispetto agli altri metalli, specialmente quando sono implicate guarnizioni metallo/vetro o metallo/ceramico.

Il titanio possiede una eccellente resistenza alla corrosione; è immune all'attacco corrosivo dell'acqua salata o degli ambienti marini e dunque ha un uso potenziale negli impianti di dissalazione per convertire l'acqua di mare in acqua dolce e nella produzione di alberi portaelica, componenti e parti delle navi esposte all'acqua salata. Inoltre, un anodo di titanio ricoperto di platino è stato usato per assicurare la protezione catodica dalla corrosione dell'acqua salata. Questo elemento ha un’eccezionale resistenza ad una vasta gamma di acidi, di alcali, di acque naturali e di prodotti chimici industriali; infine, offre una grande resistenza agli attacchi di erosione (è almeno venti volte più resistente all’erosione rispetto alle leghe rame-nichel).

Il titanio è virtualmente non magnetico (la permeabilità magnetica del titanio CP è 1.00005-1.0001 a 955 Hm^-1), proprietà che lo rende ideale ad applicazioni in cui l’interferenza elettromagnetica deve essere minimizzata. Altre possibili applicazioni comprendono alloggiamenti per apparecchiature elettroniche e strumenti di registrazione per pozzi profondi.

Caratteristica importante del titanio è la resistenza ambientale, dovuta soprattutto ad un film d’ossido superficiale (principalmente TiO2) molto sottile, tenace ed altamente protettivo, molto stabile al di sopra di un certo range di pH, di potenziale e di temperatura, la cui formazione è particolarmente favorita quando il carattere ossidante dell'ambiente aumenta. Per questo motivo, il titanio resiste generalmente agli ambienti leggermente riducenti, neutri ed altamente ossidanti fino a temperature ragionevolmente alte. L'ossido superficiale sul titanio, se graffiato o danneggiato, è in grado immediatamente di ricostruirsi in presenza di aria o di acqua. Questa caratteristica del titanio viene sfruttata nella costruzione dei bastoni da golf.

Infine, la facilità di lavorazione del titanio risiede nella sua ottima duttilità (se contiene quantità trascurabili di ossigeno) e può essere stampato a caldo in molte forme diverse; la formabilità a freddo, invece, è scarsa a causa della forte tendenza del metallo a riacquisire la sua forma originaria.

4.   Connessioni con la mandibola artificiale

La mandibola artificiale è discussa e argomentata in diversi libri. Primi tra questi i libri di chirurgia in cui vengono raccontate a larga banda le tecniche operative in un trapianto.

La mandibola è risultata essere anche uno strumento musicale. In particolare la mandibola di asino, questa prende il nome di "Quijada".