子供の骨折スクリーニングの方法としての振動

このパイロット研究の根底にある主な研究課題は、「振動スペクトルは子供の骨折した骨と骨折していない骨を確実に区別できるか?」です。

問題：

骨折の存在を除外するために、かなりの数の不要なレントゲン写真が実行されます。 2011 年には、46,000 人の子供がシェフィールド小児病院救急科 (ED) に通い、10,400 のレントゲン写真が撮影されました。 2,215 の足/足首と手首の X 線写真だけでも不要であることが判明しました。 これは、シェフィールドで年間 119,610 ポンド、イングランドとウェールズで年間約 1,200 万ポンドの潜在的なコスト削減に相当します。

骨の骨折が陰性か陽性かの確率を確立するために、長骨の骨折をスクリーニングする、非侵襲的で持ち運び可能な安価で迅速な方法が必要であることは明らかです。骨折の可能性が高いものは、骨折の存在、種類、位置を確認するためにレントゲン写真を撮ります。

考えられる解決策:

振動解析では、対象物を機械的に励起し、その後の応答を記録して解析します。 構造物が加振後に自由に移動できるようになると、その構造物の剛性に応じて、慣性力が弾性力と釣り合う特定の固有振動数で振動します。

振動スペクトル分析は、業界で機械の亀裂を検出するために確実に使用されています。

研究者は、骨折した骨と骨折していない骨が13人の成人で異なる振動スペクトルを返すという仮説をテストしました。シェフィールド ハラム大学の工学部からの 7 人の健康なボランティアと、ノーザン総合病院で負傷した後の 6 人の患者のうち、3 人が骨折しており、振動スペクトルと骨折の有無との相関は 100% であり、痛みはありませんでした。

これらの有望な結果を考えると、提案は研究を子供たちに拡大することです.

研究理論:

研究者らは、骨折の有無にかかわらず、骨から得られる固有振動数に検出可能な違いがあると仮定しています。 各子供の無傷の反対側の骨は、負傷した側の比較として役立ちます。

振動解析のアプリケーションには、物体の機械的励起と、その後の応答の記録と解析が含まれます。 理論的には、骨に刺激を加え、その結果生じる反応を分析することで、さまざまな病理学的および外傷による状態を監視することができます。

振動は、多くの独立した基本周波数の入力と一致する応答を生成するインパルスによって、または純粋な正弦波の可変周波数サイクルによって誘発されます。

小さな専用のコンピューター制御タッパーによって振動を誘発し、それらを記録する最も一般的な方法は、骨隆起に圧電ゲージを使用します (下にある軟組織の影響を最小限に抑えます)。 たとえば、脛骨骨折の治癒を分析する場合、外側または内側のくるぶしが主要な部位です。 圧電ゲージの正常な動作は、誘導された応力が圧電効果によるトランスデューサ端子の電荷の正味の変化を生み出すように、調査中の構造へのゲージの結合に依存します。

圧電結晶は比較的安価であり、その特性はよく理解されています。 ピエゾ抵抗材料と圧電材料の両方が、マクロスケール構造の振動によって引き起こされる歪みを検出するために一般的に使用されています。 ただし、多くの場合、困難な信号処理と解釈が必要です。 研究グループは、複雑な医療信号 (例: 関連情報を抽出し、この経験をこのプロジェクトに生かします。

以前の実行可能性調査は、提案された調査の健全な基礎を提供します。 理論に関する広範な情報があり、物理的構造の振動解析の技術は十分に確立されており、さらに、整形外科分野での診断ツールとして低周波振動解析が検討されています。 例えば、ある研究では、骨折を横切る振動伝達は、骨折カルスの治癒段階によって影響を受けることが報告されています。

研究者が知る限り、この現在の研究で提案されている正確な方法論を使用して子供の骨折をスクリーニングした研究はありません.