Vliv mechanického stimulu na distrakční osteoogenezi

Prodlužování kostí pomocí distrakční osteogeneze našlo mnoho klinických aplikací při léčbě délkových nesrovnalostí končetin, deformit končetin, kostních defektů a nesjednocení zlomenin. Studie na zvířatech prokázaly, že mechanické podmínky významně ovlivňují biologický proces osteogeneze. Znalost vlivu mechanických podnětů na tvorbu kosti je tak nezbytná pro zlepšení současné techniky, přispívající k léčbě a péči o pacienty, kterým se prodlužuje kost. Předchozí studie na lidech in vivo se k problému přiblížily měřením mezifragmentárního pohybu zlomeniny kosti a zatížení končetiny z hlediska reakčních sil na zemi. Mechanické prostředí v kalusu není při těchto přístupech dostupné. Protože stresové a deformační chování kosti je kritické pro její normální funkci, reakci na kostní osteotomii a osteogenezi, omezený počet studií použil zjednodušenou FEM techniku ​​ke zkoumání deformací a stresových vzorců v kalusu ve dvou rozměrech během zjednodušených podmínek zatížení. . Vypočtené vzory deformace však mohou být daleko od skutečné situace v kalusu. Nejsou k dispozici žádné údaje o vzorcích stresu a napětí během procesu distrakční osteogeneze.

Tato studie je dalším krokem našeho současného jednoletého projektu NSC, jehož cílem je překlenout výše uvedenou mezeru nepřetržitým sledováním mechanických podnětů aplikovaných na končetinu a kalus, a to jak prostřednictvím experimentálních měření, tak výpočtů FEM, a korelací pozorovaných kvantita a kvalita mechanických stimulů s vypočítaným vzorem napětí a deformace tkáně kalusu. Konkrétně budou v této navrhované studii vyvinuty 3D modely konečných prvků osteogeneze ve čtyřech časových bodech během procesu prodlužování končetiny pro každý subjekt z CT dat míst osteotomie. Pro výpočet sil přenášených kostí a okolními tkáněmi bude použit 3D model muskuloskeletálního modelu dolní končetiny, který bude použit pro následnou MKP analýzu. Účelem studie je určit vzorce napětí a napětí v kalusu v různých fázích rozptýlení a pomocí údajů získaných z laboratorních experimentů chůze provedených v našem současném projektu NSC poskytnout jasnější obraz o vlivu mechanických podnětů na rozptýlení. osteogeneze.

Doufáme, že tato studie povede k lepšímu pochopení mechanismů osteogeneze, což bude užitečné při hledání vhodných fixačních metod při distrakční osteogenezi, které optimalizují mechanické prostředí pro tvorbu kosti.