این مطالعه منحصر به فرد شامل پویایی مایعات و سایر موارد برای ارزیابی ، بهبود ایمپلنت های آینده است – ScienceDaily


مهندسین دانشگاه رایس امیدوارند با مدل سازی اینکه لگن مصنوعی آنها را به روشی اشتباه می مالد ، زندگی را برای کسانی که مفصل تعویض دارند بهتر کنند.

یک مطالعه محاسباتی توسط آزمایشگاه مهندسی دانشکده براون ، تکامل ران ها را شبیه سازی و ردیابی می کند ، به طور منحصر به فرد از جمله پویایی مایعات و زبری سطح مفصل ، و همچنین عواملی که پزشکان معمولاً برای پیش بینی میزان مقاومت ایمپلنت ها استفاده می کنند. انتظار 15 سال زندگی

هدف اصلی این تیم بهبود طراحی دندانهای مصنوعی قوی تر است.

در نهایت ، آنها می گویند این مدل می تواند به پزشکان کمک کند تا مفاصل ران را برای بیماران براساس جنس ، وزن ، سن و تغییر راه رفتن تنظیم کنند.

هیگز و نویسندگان همکار ، نیا کریستین ، دانشجوی برنج ، و گاگان سریواستاوا ، استاد مهندسی مکانیک در رایس و هم اکنون محقق در داو شیمی ، یافته های خود را در بیوتریبولوژی

محققان نیاز به فراتر رفتن از محدودیت های مطالعات مکانیکی قبلی و اقدامات استاندارد بالینی را دیدند که از پیاده روی ساده به عنوان یک پایه برای ارزیابی ران مصنوعی استفاده می کند ، بدون اینکه فعالیت های تأثیرگذاری بیشتری داشته باشد.

کریستین گفت: “هنگامی که با جراحان صحبت می کنیم ، آنها به ما می گویند که بسیاری از تصمیمات آنها بر اساس تجربه گسترده آنها است.” “اما برخی تمایل خود را برای استفاده از ابزارهای تشخیصی بهتر برای پیش بینی دوام کاشت ابراز کرده اند.

وی گفت: “پانزده سال به نظر طولانی می رسد ، اما اگر مجبور شوید ران را روی فردی جوان و فعال قرار دهید ، می خواهید این مدت طولانی تر باشد تا جراحی های متعددی انجام نشود.”

آزمایشگاه جریان و تریبولوژی ذرات هیگز توسط Rice Mechanical و Bioengineer BJ Fregly دعوت شد تا در زمینه مدل سازی حرکت انسان برای بهبود زندگی بیماران دارای ناتوانی عصبی و ارتوپدی همکاری کند.

هیگز ، استاد مهندسی مکانیک ، جان و آن گیور از رایس و استاد مشترک مهندسی زیستی ، که جایگزینی زانوی پدرش تا حدی الهام بخش این مطالعه بود ، گفت: “او می خواست بداند که آیا ما می توانیم پیش بینی کنیم که بهترین نامزدهای ران آنها چه مدت دوام می آورند؟” . “بنابراین مدل ما از راه رفتن روی بیماران واقعی استفاده می کند.”

شبیه سازهای فیزیکی برای پیش بینی نقاط ساییدگی و آسیب دیدن باید میلیون ها چرخه را طی کنند و نتیجه گیری ماه ها طول می کشد. مدل هیگز با تجزیه و تحلیل داده های ضبط حرکت واقعی مانند داده های آزمایشگاه Fregly همراه با داده های کاشت مفصل ران “ابزاری” که توسط گئورگ برگمن از دانشگاه آزاد برلین مورد مطالعه قرار گرفته است ، به دنبال تسریع و ساده سازی فرآیند است.

مطالعه جدید شامل چهار رژیم مختلف فیزیکی – مکانیک تماس ، پویایی مایعات ، سایش و دینامیک ذرات – هنگام حرکت در مفصل ران است. به گفته محققان ، هیچ مطالعه قبلی به طور همزمان هر چهار مورد را بررسی نکرده است.

یکی از مشکلاتی که دیگران در نظر نگرفتند تغییر ترکیب روغنکاری بین استخوان ها بود. مفاصل طبیعی حاوی مایع سینوویال ، مایعی خارج سلول با قوام سفید مانند تخم مرغ است که توسط غشا syn سینوویال ، بافت پیوندی مفصل پوشانده می شود. وقتی ران تعویض می شود ، غشا حفظ می شود و به بیان مایع ادامه می دهد.

هیگز گفت: “در مفاصل طبیعی سالم ، مایعات فشار کافی را ایجاد می کند تا تماس نداشته باشید ، بنابراین همه ما بدون درد راه می رویم.” “اما مفصل ران مصنوعی معمولاً تحت تماس جزئی قرار می گیرد که به مرور زمان مفصل کاشته شده شما فرسوده و بدتر می شود. ما این نوع اصطکاک را روغن کاری مخلوط می نامیم.”

این اصطکاک می تواند منجر به افزایش تشکیل بقایای سایش شود ، به ویژه از مواد پلاستیکی – پلی اتیلن فوق مولکولی – که اغلب به عنوان لانه (جام استابولوم) در اتصالات مصنوعی استفاده می شود. این ذرات که اندازه آنها تا 5 میکرون محاسبه می شود ، با مایع سینوویال مخلوط می شوند و گاهی از مفصل خارج می شوند.

کریستین گفت: “در نهایت ، آنها می توانند ایمپلنت را شل کنند یا باعث از بین رفتن بافت اطراف شوند.” “و آنها اغلب به قسمت های دیگر بدن منتقل می شوند که می توانند باعث استئولیز شوند. در مورد جایی که به پایان می رسند اختلاف نظر زیادی وجود دارد ، اما شما می خواهید از تحریک بقیه بدن خود جلوگیری کنید.”

وی خاطرنشان كرد كه استفاده از پریزهای فلزی و نه پلاستیكی موضوع مورد علاقه است. کریستین گفت: “رانهای فلزی به فلزی فشار زیادی می آورند زیرا فلز با دوام است.” “اما برخی از آنها باعث از بین رفتن تراشه های فلزی می شوند. با جمع شدن آنها به مرور زمان مضرتر از ذرات پلی اتیلن به نظر می رسند.”

الهام بیشتر از مطالعه جدید از دو اثر قبلی هیگز و همکارانش حاصل می شود که هیچ ارتباطی با مهندسی زیستی ندارند. مورد اول پرداخت مکانیکی شیمیایی ویفرهای نیمه هادی مورد استفاده در ساخت مدارهای مجتمع را در نظر می گیرد. مورد دوم مدل سازی قابل پیش بینی آنها را از رابط در مقیاس خرد به تمام محدوده تحت فشار قرار می دهد.

محققان متذکر می شوند که تکرارهای بعدی این مدل شامل مواد جدید بیشتری است که برای جایگزینی اتصالات استفاده می شود.


منبع: unbox-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>