Design, Realization, and Assessment of a High-Fidelity Physical Simulator for the Investigation of Childbirth-Induced Pelvic Floor Damage

Vaginal delivery is one of the main causes of pelvic floor damage, which can lead to short- and long-term clinical consequences called pelvic floor dysfunctions. The number of women affected by this pathology is continuously rising, representing both a medical issue and an important financial burden. Prevention represents the best strategy of care, but it requires a deep understanding of the injury mechanisms, which is currently lacking. Simulation can help to identify the main factors affecting a clinical event, reducing the need for in vivo investigations. However, current simulators poorly mimic the pelvic structures and do not provide any feedback. These limitations led to the development of an innovative high-fidelity physical simulator to study the mechanisms behind pelvic floor damage caused by vaginal delivery. Anatomically correct gynecological structures were realized using soft materials able to resemble human tissue behavior. Ad hoc stretch sensors were realized with conductive fabric and integrated into the simulator to evaluate tissue elongation caused by the passage of the fetal head. Evaluation of the simulator was carried out both in laboratory conditions and by involving expert clinicians. Gynecologists determined that the simulator is a valid teaching and training tool that is able to provide feedback on instantaneous pelvic floor elongation, thus potentially preventing induced tissue damage

Progettazione, realizzazione e validazione di un simulatore fisico attivo per lo studio dei danni indotti al pavimento pelvico durante il parto

Il parto vaginale è un evento articolato che può compromettere la funzionalità della muscolatura del pavimento pelvico comportando, a lungo andare, l’insorgenza di disfunzioni. Tali disturbi sono sempre più prevalenti tra le donne adulte e rappresentano un enorme problema in quanto non solo comportano conseguenze fisiche e psicologiche per la donna ma implicano anche ingenti costi personali e finanziari per il paziente, gli operatori e la società. In questo contesto nasce l’esigenza di realizzare un simulatore fisico ad alta fedeltà che possa essere usato sia come sistema didattico, sia come sistema di training e formazione del personale ginecologico per la gestione in sicurezza del parto in termini di lesioni al pavimento pelvico. Questo lavoro ha previsto la realizzazione del pavimento pelvico e della struttura ossea circostante, la quale funge da sito di fissaggio. Dopo aver analizzato le proprietà meccaniche del pavimento pelvico, per la ricostruzione della struttura muscolare è stato utilizzato un materiale in grado di riprodurre i cambiamenti che si verificano nel corpo materno durante il periodo gestazionale. Infatti, a causa dei cambiamenti ormonali le strutture muscolo-legamentose diventano più elastiche e flessibili rispetto al caso di una donna non in gravidanza. Per poter valutare il diverso grado di distensione che i muscoli materni subiscono durante il passaggio del feto sono stati realizzati e testati dei sensori tessili di allungamento opportunamente posizionati in prossimità delle zone con più alto rischio di danneggiamento durante il parto. Infine, il simulatore è stato testato con il ginecologo simulando il passaggio della testa fetale nel canale materno. Ciò ha permesso di valutare a seconda delle varie posizioni assunte dal feto quale risulti essere la più dannosa per i muscoli materni ovvero quella che aumenta la probabilità di insorgenza di disfunzione del pavimento pelvico nel periodo post partum