어린이의 골절 스크리닝 방법으로서의 진동

이 파일럿 연구를 뒷받침하는 주요 연구 질문은 "진동 스펙트럼이 어린이의 골절된 뼈와 골절되지 않은 뼈를 확실하게 구별할 수 있습니까?"입니다.

문제:

골절의 존재를 배제하기 위해 상당한 수의 불필요한 방사선 사진이 수행됩니다. 2011년에는 46,000명의 어린이가 Sheffield Children's Hospital 응급실(ED)을 방문했고, 10,400건의 방사선 사진이 수행되었습니다. 2,215개의 발/발목 및 손목 방사선 사진만으로는 불필요한 것으로 판명되었습니다. 이는 셰필드에서 연간 £119,610, 잉글랜드와 웨일즈에서 연간 약 £12M의 잠재적 비용 절감으로 해석됩니다.

뼈가 음성 골절인지 양성 골절인지의 확률을 확립하기 위해 긴 뼈의 골절을 스크리닝하는 비침습적이고 휴대 가능하며 저렴하고 신속한 방법이 분명히 필요합니다. 골절 가능성이 높은 사람은 골절의 존재, 유형 및 위치를 확인하기 위해 방사선 촬영을 계속합니다.

가능한 해결책:

진동 분석은 물체의 기계적 자극과 후속 반응을 기록하고 분석하는 것을 포함합니다. 여기 후 구조가 자유롭게 움직일 수 있으면 해당 구조의 강성에 따라 관성력이 탄성력과 균형을 이루는 특정 고유 진동수에서 진동합니다.

진동 스펙트럼 분석은 기계의 균열을 감지하기 위해 업계에서 안정적으로 사용됩니다.

연구자들은 골절된 뼈와 골절되지 않은 뼈가 13명의 성인에게 서로 다른 진동 스펙트럼을 반환한다는 가설을 테스트했습니다. Sheffield Hallam University 공학부의 건강한 지원자 7명과 Northern General Hospital에서 부상을 입은 환자 6명(그 중 3명은 골절이 있었고 진동 스펙트럼과 골절의 유무 및 통증 없음의 100% 상관 관계).

이러한 고무적인 결과를 감안할 때 제안은 연구를 어린이로 확장하는 것입니다.

연구 이론:

연구자들은 골절이 있는 뼈와 없는 뼈에서 얻은 자연 진동 주파수에 감지할 수 있는 차이가 있다고 가정합니다. 각 어린이의 손상되지 않은 반대쪽 뼈는 손상된 쪽을 비교하는 역할을 합니다.

진동 분석의 적용에는 물체의 기계적 여기와 후속 응답의 기록 및 분석이 포함됩니다. 이론적으로는 뼈에 자극을 가하고 그에 따른 반응을 분석함으로써 다양한 병리학적 상태와 외상 유발 상태를 모니터링할 수 있습니다.

진동은 다수의 독립적인 기본 주파수의 입력과 일치하는 응답을 생성하는 임펄스 또는 순수 사인파의 가변 주파수 주기에 의해 유도될 수 있습니다.

특수 목적으로 제작된 소형 컴퓨터 제어 태퍼로 진동을 유도한 후 진동을 기록하는 가장 일반적인 방법은 뼈 돌출부에 압전 게이지를 사용합니다(아래에 있는 연조직의 영향을 최소화함). 예를 들어, 경골 골절 치유를 분석할 때 측면 또는 내측 복사뼈가 주요 부위입니다. 압전 게이지의 성공적인 작동은 유도된 응력이 압전 효과로 인해 트랜스듀서 단자의 순 전하 변화를 생성하도록 조사 중인 구조에 대한 게이지의 커플링에 달려 있습니다.

압전 크리스탈은 상대적으로 저렴하고 그 특성이 잘 알려져 있습니다. 압전 저항 및 압전 재료는 일반적으로 거시적 구조의 진동으로 인한 변형을 감지하는 데 사용됩니다. 그러나 종종 까다로운 신호 처리 및 해석이 필요합니다. 연구 그룹은 복잡한 의료 신호(예: 뇌파도) 관련 정보를 추출하고 이 경험을 이 프로젝트에 적용할 것입니다.

이전의 타당성 조사는 제안된 연구의 건전한 기반을 제공합니다. 이론에 대한 광범위한 정보가 있고, 물리적 구조의 진동 분석 기술이 잘 확립되어 있으며, 정형외과 분야에서 가능한 진단 도구로 저주파 진동 분석을 탐구한 많은 연구가 있습니다. 예를 들어, 한 연구에서 골절을 가로지르는 진동 전달이 골절 굳은살의 치유 단계에 영향을 받는다고 보고되었습니다.

연구원들이 알고 있는 한, 어린이의 골절을 선별하기 위해 이 현재 연구에서 제안된 정확한 방법론을 사용한 연구는 없습니다.