Wpływ bodźca mechanicznego na osteogenezę dystrakcyjną

Wydłużanie kości za pomocą osteogenezy dystrakcyjnej znalazło wiele zastosowań klinicznych w leczeniu rozbieżności długości kończyn, deformacji kończyn, ubytków kostnych i braku zrostu złamań. Badania na zwierzętach wykazały, że warunki mechaniczne znacząco wpływają na biologiczny proces osteogenezy. Znajomość wpływu bodźców mechanicznych na tworzenie się kości jest zatem niezbędna dla doskonalenia obecnej techniki, przyczyniając się do leczenia i pielęgnacji pacjentów poddawanych wydłużaniu kości. Poprzednie badania in vivo na ludziach podeszły do ​​tego problemu, mierząc międzyfragmentowy ruch złamania kości i obciążenie kończyny pod względem sił reakcji podłoża. Środowisko mechaniczne w kalusie nie jest dostępne przy tych podejściach. Ponieważ naprężenie i odkształcenie kości ma kluczowe znaczenie dla jej normalnej funkcji, odpowiedzi na osteotomię kości i osteogenezę, w ograniczonej liczbie badań wykorzystano uproszczoną technikę FEM do zbadania wzorców odkształcenia i naprężenia w kalusie w dwóch wymiarach podczas uproszczonych warunków obciążenia . Obliczone wzorce odkształceń mogą jednak odbiegać od rzeczywistej sytuacji w kalusie. Nie są dostępne żadne dane dotyczące wzorców stresu i odkształcenia podczas procesu osteogenezy dystrakcyjnej.

Niniejsze badanie jest kolejnym etapem naszego obecnego rocznego projektu NSC, mającego na celu wypełnienie wspomnianej wyżej luki poprzez ciągłe monitorowanie bodźców mechanicznych stosowanych na kończynę i kalus, zarówno poprzez pomiary eksperymentalne, jak i obliczenia MES, oraz poprzez korelację obserwowanych ilość i jakość bodźców mechanicznych z obliczonymi wzorcami naprężeń i odkształceń tkanki kalusowej. W szczególności, w tym proponowanym badaniu, modele 3D elementów skończonych osteogenezy w czterech punktach czasowych podczas procesu wydłużania kończyn dla każdego pacjenta zostaną opracowane na podstawie danych CT z miejsc osteotomii. Model 3D układu mięśniowo-szkieletowego kończyny dolnej posłuży do obliczenia sił przenoszonych przez kość i otaczające tkanki, co posłuży do późniejszej analizy MES. Celem badania jest określenie wzorców naprężeń i odkształceń w kalusie na różnych etapach dystrakcji oraz, dzięki danym zebranym z eksperymentów laboratoryjnych dotyczących chodu przeprowadzonych w ramach naszego obecnego projektu NSC, przedstawienie jaśniejszego obrazu wpływu bodźców mechanicznych na dystrakcję osteogeneza.

Mamy nadzieję, że niniejsze badanie doprowadzi do lepszego zrozumienia mechanizmów osteogenezy, co będzie pomocne w znalezieniu odpowiednich metod mocowania w osteogenezie dystrakcyjnej, które optymalizują środowisko mechaniczne do tworzenia kości.