Superelastična adaptivna legura mogla bi poboljšati uspješnost liječenja skolioze u dječjoj dobi

Ljuljanko - igranje u ljuljašci Ljuljanko (Srpanj 2019).

Anonim

Skolioza se obično definira kao zakrivljenost kralježnice koja u teškim slučajevima može dovesti do teške tjelesne deformacije uz plućne i srčane probleme. Rani početak skolioze odnosi se na deformaciju kralježnice koja je prisutna prije 10 godina.

Djeca s ranom pojavom skolioze često provode čitav djetinjast prolazi kroz nekoliko kirurških postupaka kako bi ispravili krivulju u kralježnici. Kirurzi ugrađuju metalne štapiće u kralježnici i proširuju ih u dvogodišnjim operacijama kako bi nastavili s rastom djeteta. Dok se tijelo pomiče, vijci koji pričvršćuju štapove na kost postaju labavi, povećavajući šanse za dodatne komplicirane operacije kako bi štap držao na svom mjestu.

Dr. Ji Ma, znanstveni asistent znanstvenog asistenta znanstvenika A & M Engineering Experiment Station i dr. Ibrahim Karaman, prof. Dr. Chevron i voditelj Odsjeka za znanost i inženjerstvo materijala na Sveučilištu Texas A & M, osmislili su rastući materijal štapa koji može značajno smanjiti komplikacije od korektivnih operacija.

Materijal, superelastična adaptivna legura, pet puta je fleksibilnija od bilo kojeg trenutno dostupnog implantata. Omogućuje prirodno kretanje tijela i prilagođava se ovisno o stresu koji se primjenjuje rastućom kralježnicom. To bi moglo potencijalno poboljšati uspješnost liječenja.

Materijali koji čine implantat moraju biti biokompatibilni, otporni na zamor i otpornost na koroziju i moraju biti kompatibilni s biomehaničkim okruženjem pacijentovog tijela i kosti.

Kost je živo tkivo koje reagira na promjenu sila koje nastaju kada implantat bude mehanički pričvršćen na kostur. Nažalost, velika neusklađenost između mehaničkih svojstava metalnih implantata i kosti često rezultira komplikacijama, kao što je otpuštanje implantata, atrofija kostiju iz stresnog nadzora i bolesti kosti u blizini ekstremiteta implantata. Ovi problemi postaju sve važniji kod mladih bolesnika s osteoporotskim ili nezrelim kostima, gdje su stope komplikacija povezane s implatom znatno više, kažu istraživači.

Koristeći niz termo-mehaničkih koraka obrade, Ma i Karaman osmislili su novu leguru memorije oblika titana. Posjeduje elastična svojstva ovisna o stresu koja se postupno smanjuju dok se povećava stres na njemu.

"Mijenjanjem ovih svojstava kako bi odgovarao biomehaničkoj okolini kosti, sada je moguće stvoriti uređaj koji zadovoljava naizgled sukobljene zahtjeve krutosti i fleksibilnosti potrebne u rastućim štapovima", rekao je Ma.

Adaptivna legura omogućuje rastući štapovi na zavojima i ostati čvrsto u sredini pružajući potrebnu podršku kralježnici. Prirodni pokreti pacijenta ostaju fleksibilni zbog smanjenog trenja i stresa.

"Ovo nije nešto što možete učiniti sa svim materijalima", rekao je Ma. "Čuvamo snagu i dodamo fleksibilnost implantatima bez ugrožavanja mehaničkih svojstava".

Karamanova Nacionalna zaklada za znanost, "Dizajn i in-vitro karakterizacija Ni-free biokompatibilnih oblika memorije", dovela je do današnje tehnologije i njezine primjene u ranoj fazi liječenja skolioze. Istraživači su odlučili razviti leguru titanij-niobija kao alternativu legure memorije oblika nikal-titana jer ima bolju biokompatibilnost i otpornost na koroziju sličnu ljudskoj kosti.

Kasnije su pronašli dokaz da je legura nikal titana ponudila ista svojstva kao legura titana niobija. Trenutno, oni koriste obje legure kao kandidate za primjenu u rastućim štapovima. Adaptivna legura je dizajnirana tako da ima bio-inertne sastojke, manje osjetljivost na nečistoće i inkluzije, bolju otpornost na koroziju, stabilniji odziv umora i predvidljivi životni vijek.

Ma i Karaman sada rade s doktorom Dennisom Devitom u dječjoj ortopediji u Atlanti kako bi dobili kiruršku perspektivu na učinkovitu primjenu ove tehnologije.

"Sva djeca doživljavaju barem jednu komplikaciju tijekom liječenja", rekao je Devito. "Ma i Karamanovo istraživanje nudi potencijalno rješenje nekih komplikacija."

menu
menu