به نقل از «فارس»

طراحی نوع جدیدی از صفحات تثبیت کننده فک برای رفع مشکلات جراحی

تاریخ انتشار: ۱۰ اسفند ۱۳۹۸ | کد خبر: ۲۷۰۸۰۲۶۳

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر درصدد هستند با طراحی و توسعه نوع جدیدی از صفحات تثبیت کننده فک و همچنین با معرفی الیاژ نایتینول به عنوان بیومتریال جایگزین برای الیاژ تیتانیوم، راه حلی برای مشکلات پس از عمل جراحی بازسازی فک پایین توسعه دهند.

به گزارش گروه علمی و دانشگاهی خبرگزاری فارس به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، علی نیکو دانش آموخته رشته مهندسی پزشکی مقطع کارشناسی ارشد گرایش بیومتریال و مجری طرح «بررسی بیومکانیکی صفحات بازسازی کننده فک تیتانیومی و معرفی آلیاژ نایتینول به عنوان جایگزین» گفت: بیماری، سرطان و یا تصادم‌های مختلف از عواملی هستند که باعث برداشتن قسمتی و ناقص شدن آناتومی و مختل شدن عملکرد استخوان فک می‌شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

وی افزود: از این رو علم مهندسی پزشک برای بهبود نتایج عمل جراحی بازسازی فک و صورت، از ابزارهایی اعم از عکس برداری سی تی اسکن از جمجمه، نرم افزارهای طراحی  و تحلیل مهندسی، مدل سازی کامپیوتری استفاده کرده و در مورد عمل بازسازی فک پایین، صفحات تثبیت کننده منحصر به شکل استخوان فرد بیمار طراحی کرده است. 

این فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر عنوان کرد: صفحات تثبیت کننده فک تجاری موجود در بازار، اکثرا ساخته شده از جنس آلیاژ تیتانیوم (Ti6Ali4V) و به صورت استاندارد هستند که استحکام تسلیم بالایی داشته و از نظر برهمکنش با بافت‌های بدن بسیار زیست سازگار هستند. 

به گفته وی، همچنین این صفحات استاندارد چون به وسیله دست جراح خم شده و روی فک قرار می‌ گیرد، نقاطی پرتنش روی آن ایجاد خواهد شد؛ اما با توجه به مطالعات گذشته پس از عمل جراحی چند مشکل بزرگ به همراه داشته‌اند. از اساسی‌ترین مشکلات، به دلیل اختلاف زیاد بین مدول الاستیک تیتانیوم و استخوان تضعیف کردن بافت استخوان و در برخی موارد، ایجاد تمرکز تنش و شکستگی صفحات و درنتیجه بیرون زدن صفحه از پوست صورت بیمار است، افزود: همچنین به دلیل تنش های پیاپی روی پیچ‌ها، احتمال تمرکز کرنش روی استخوان اطراف پیچ‌ها و در نتیجه شل شدن انها نیز بالاست.

این فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: برای حل این مشکلات راه حل پیشنهادی استفاده از یک بیومتریال با مدول یانگ پایینتر و طراحی صفحه سفارشی مخصوص بیمار است.

وی ادامه داد: «نایتینول (NiTi) »یک آلیاژ تیتانیومی با ویژگی‌هایی مثل زیست سازگاری، استحکام نهایی تسلیم و خستگی بالا، ظرفیت دمپینگ و جذب شوک بالا است. علاوه بر این میزان مدول یانگ این آلیاژ نزدیکتر به استخوان بوده و می توان با ایجاد تخلخل مدول یانگ آن را با استخوان همتراز کرده تا توزیع تنشی مناسبتری روی استخوان و صفحه داشته باشیم.

این فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: صفحات سفارشی یا customized با استفاده از تصاویر عکس برداری پزشکی، نرم افزارهای مهندسی و پرینترهای سه بعدی طراحی و ساخته شده و نسبت به صفحات استاندارد هم زمان عمل جراحی را کاهش داده و هم ریسک شکستگی را پایینتر آورده اند.

وی روش تحقیق خود را اینگونه عنوان کرد: با استفاده از تصاویر سی تی اسکن از جمجمه در نرم افزار میمیکس Mimics، یک نمونه مدل استخوان فک پایین آسان را مدلسازی کرده و با به کارگیری نرم افزار طراحی مهندسی سالیدورکس (Solidworks) و تریمتیک (3-Matic) یک نمونه فک شکسته به همراه صفحه سفارشی سینوسی طراحی کرده و با تعیین شرایط حل مسئله، بارگذاری، شرایط مرزی و خواص اجزا، این مدل صفحه را ارزیابی کرده ایم.

به گفته این فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در این مطالعه یکی از اهداف، بررسی معیارهایی ازجمله ایجاد شکستگی روی صفحه، کاهش تنش روی استخوان (سپرتنشی یا stress shielding) و خارج شدن پیچ از داخل استخوان برای ارزیابی بیومکانیکی طراحی سفارشی پیشنهادی با نام سینوسی بوده است.

وی با اشاره به نتایج طرح افزود: دوره ترمیم ۲-۴ ماه پس از عمل جراحی پیوند گرافت و تثبیت فک است. در دوره ترمیم بر اثر اضافه شدن پیشبار روی صفحه تثبیت کننده، احتمال تثبیت کافی گرافت افزایش یافته است. 

وی ادامه داد: در این دوره و دوره پس از ترمیم احتمال رخ دادن پدیده سپرتنشی روی گرافت و همینطور شکسته شدن صفحه تثبیت کننده در مدل بازسازی شد با صفحه نایتینولی نسبت به مدل تیتانیومی کاهش پیدا کرده است.

به گفته این محقق، با افزایش بارگذاری، صفحه تیتانیومی هم از نظر احتمال شکست و هم از نظر احتمال بیرون زدن پیچها نسبت به صفحه نایتینولی به دلیل انعطاف‌پذیری کمتر، حساسیت بیشتری نشان داده است. پس از دوره ترمیم با اضافه کردن ایمپلنت روی گرافت، احتمال شکست صفحه تثبیت کننده در هر دو مدل کاهش و احتمال ایجاد ناحیه کم تنش روی گرافت و پدیده سپرتنشی افزایش خواهد یافت. با تغییر گرافت یک تکه به دوتکه و یا افزایش ضخامت صفحه استاندارد، احتمال شکست صفحه و همچنین پدیده سپرتنشی روی گرافت کاهش پیدا کرده است.

نیکو افزود: به طورکلی با مقایسه طراحی استاندارد و سفارشی، میتوان گفت از لحاظ احتمال شکست و بیرون زدن پیچ و همینطور حساسیت به بارگذاری بهتر عمل کرده است.

وی با بیان اینکه بازار این صفحات تثبیت کننده در ایران و شرکت‌های داخلی خیلی گسترده نبوده و تنها به پیچ و پلاک‌های ارتوپدی برای تثبیت فک یا استخوان‌های جمجمه محدود می‌شود، افزود: کمپانی‌های مختلفی این پلاک‌های ارتوپدی را تولید می کنند؛ اما بازار شرکت‌های امریکایی و اروپایی برای این صفحات بازسازی کننده فک بسیار گسترده و فعال است. 

به گفته این فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر، از جمله صنعت‌ای پردرآمد در امریکا و اروپا صنعت تجهیزات ارتوپدی و ایمپلنت‌های فک و صورت است؛ در اصل این صنعت بین رشته‌های پزشکی و مهندسین پزشک بوده که با به کار‌گیری نرم افزارهای مهندسی و تصاویر سی تی اسکن، پلاک یا صفحه تثبیت کننده یا بازسازی کننده مخصوص بیمار را طراحی کرده و با تکنولوژی پرینت سه بعدی فلزی ساخته و با کمک سیستمهای کامپیوتری و به کارگیری جراحی به وسیله کامپیوتر، روی فک یا صورت بیمار از این صفحات ارتوپدی استفاده خواهند کرد. 

نیکو افزود: پلاک‌های ارتوپدی ابزارهای پزشکی هستند که برای حمایت از یک ساختار زیستی آسیب‌دیده یا تقویت ساختار در بخشی از بدن مورد استفاده قرار می گیرند. سطح خارجی ایمپلنت‌ها با بافت زنده در تماس بوده و بوسیله مواد بیولوژیک و یا مواد آلیاژی مقاوم در مقابل محیط یونی بدن ساخته می‌شود که در اصطلاح به این دسته از مواد زیست سازگار اطلاق می شود برای مثلاً در مورد ایمپلنت‌هائی که در استخوان‌ها جاگذاری می‌شود سطح آنها از تیتانیم، کروم و یا آپاتیت تشکیل شده که هیدروکسی آپاتیت از اجزای اصلی تشکیل دهنده بافت استخوان می باشد پس استخوان با آن وارد واکنش شیمیایی نمی شود.  پلاک‌ ارتوپدی به طور گسترده برای فیکس کردن شکستگی‌های دیافیز بالاتنه و شکستگی‌های متافیز و مفصلی (آرتیکولار) به کار برده می‌شود.

این فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر در ادامه گفت: به این تجهیزات بطور عمده پیچ و پلاک ارتوپدی (screws & plates) می گویند. اما تعداد و تنوع این ابزارها زیاد بوده و بتدریج در حال افزایش است. از طرفی هریک از آنها کاربرد مخصوص به خود را داشته و در شکستگی ها و جراحی های ترمیمی مختلف ارتوپدی بکار گرفته می شوند. تنوع زیاد این پیچ و پلاک های ارتوپدی که بطور عام به آنها پلاتین نیز گفته می شود باعث شده تا خیلی از پرستاران و کارشناسان اتاق عمل نیاز به مرور و آموزش کافی در این زمینه داشته باشند.

وی در پایان گفت: پلاک‌های ارتوپدی از جمله وسایل پزشکی هستند که برای جایگزینی در مفاصل و استخوان های بدن و ثبیت شکستگی‌های ناشی از تصادفات طراحی شده‌اند تا از استخوان آسیب دیده حمایت کنند. جنس عمده پلاکهای ارتوپدی از فولاد ضد زنگ یا از آلیاژهای تیانیوم است که با استفاده از یک پوشش پلاستیکی بر روی ایمپلنت غضروف مصنوعی را به نوعی می توان شبیه سازی کرد. کاشت ایمپلنت را به علت پیر شدن جامعه ایران می توان از شایع ترین جراحی های ارتوپدی البته بعد از تصادفات ناشی از پراید دانست. ایمپلنت‌های ارتوپدی با توجه به نوع کاربرد و جایگزینی در مکان مورد نظر نیازمند به طراحی -استحکام مورد نیاز و منحصر به فرد خود می باشند و مهندسین علاوه بر استحکام آنها باید به زیست سازگار (BIO COMPATIBLE) بودن ایمپلنت ها نیز دقت کنند. پیچ، پلاک، سیم و نیل نمونه ای از تثبیت کننده های داخلی پرکاربرد در جراحی‌‌های ارتوپدی هستند.

انتهای پیام/

منبع: فارس

کلیدواژه: علی نیکو بیومتریال فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر احتمال شکست ایمپلنت ها عمل جراحی شکستگی ها کننده فک

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.farsnews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فارس» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۷۰۸۰۲۶۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

دانشمندان چهره یک نئاندرتال ۷۵ هزار ساله را بازسازی کردند

یک زن ۴۰ ساله ۷۵ هزار سال قبل در غاری دفن شده بود. دست چپش زیر سرش حلقه شده و سنگی زیر سرش گذاشته شده بود که احتمالا به عنوان بالشتک در آن جا قرار داشته است. دانشمندانی که بقایای او را مطالعه می‌کردند با قرار دادن استخوان‌های جمجمه موفق به بازسازی چهره این زن شدند.

به گزارش ایسنا، این زن که به نام شانیدر زی(Shanidar Z) معروف است، در غاری در کردستان عراق در سال ۲۰۱۸ پیدا شد. این زن یک نئاندرتال یا نوعی انسان باستانی است، حدود ۴۰ هزار سال پیش ناپدید شدند.

به نقل از سی‌ان‌ان، دانشمندانی که بقایای او را مطالعه می‌کنند، با زحمت ۲۰۰ قطعه استخوان جمجه او را طی ۹ کنار هم قرار دادند. آنها از خطوط صورت و جمجمه این زن برای بازسازی استفاده کردند تا بفهمند او چه شکلی بوده است.

دکتر اما پومروی(Emma Pomeroy)، دیرین انسان‌شناس و دانشیار دپارتمان باستان شناسی دانشگاه کمبریج که اسکلت را از زیر خاک بیرون آورد می‌گوید: جمجمه‌های نئاندرتال‌ها با برجستگی‌های قابل توجه و بدون چانه متفاوت از جمجمه‌های گونه خودمان به نظر می‌رسند. بازسازی صورت شانیدر زی نشان می‌دهد که این تفاوت‌ها ممکن است در زندگی واقعی آنها آنقدر فاحش نبوده باشد.

پومروی اضافه کرد: او در واقع نسبت به اندازه‌اش چهره بزرگی دارد. او برآمدگی‌های ابروی بزرگی دارد که معمولا ما آنها را نمی‌بینیم.

نئاندرتال‌ها حدود ۳۰۰ هزار سال در سراسر اروپا، خاورمیانه و کوه‌های آسیای مرکزی زندگی کردند و حدود ۳۰ هزار سال با انسان‌های امروزی همپوشانی داشتند. تجزیه و تحلیل دی‌ان‌ای انسان‌های امروزی نشان داده است که در این زمان، نئاندرتال‌ها و هومو ساپینس‌ها گهگاه با یکدیگر برخورد می‌کردند.

تحلیل جدید

هنگامی که پومرو برای اولین بار این اسکلت را با حفاری خارج کرد، جنسیت آن بلافاصله مشخص نشد زیرا فقط نیمه بالایی بدن حفظ شده بود و فاقد استخوان‌های لگنی بود. گروهی که در ابتدا بقایای آنها را مورد مطالعه قرار دادند، بر روی یک روش نسبتا جدید تکیه کردند که شامل تعیین توالی پروتئین‌ها در داخل مینای دندان برای تعیین جنسیت شانیدر زی بود.

این محققان از دانشگاه‌های کمبریج و لیورپول با مقایسه طول و قطر استخوان‌های بازوی او با داده‌های مربوط به انسان‌های امروزی، قد این نمونه را حدود ۵ فوت(۱.۵ متر) تخمین زدند. تجزیه و تحلیل ساییدگی دندان‌ها و استخوان‌ها نشان داد که او در زمان مرگ در اواسط دهه ۴۰ زندگی خود بوده است.

پومروی می‌گوید: این یک تخمین معقول است، اما ما نمی‌توانیم ۱۰۰ درصد مطمئن باشیم، که آنها مسن‌تر نبوده‌اند. آنچه می‌توانیم بگوییم این است که این کسی است که عمر نسبتاً طولانی داشته است. برای آن جامعه، آنها احتمالا از نظر دانش و تجربه زندگی بسیار مهم بودند.

غاری که شانیدر زی در آن دفن شده بود در میان باستان شناسان مشهور است زیرا یک گور نئاندرتال که در سال ۱۹۶۰ در آنجا کشف شد، محققان را به این باور رساند که ممکن است نئاندرتال‌ها مردگان خود را با گُل دفن کرده باشند و این اولین چالش در برابر دیدگاه رایجی بود که انسان‌های باستانی را نادان و بی‌رحم می‌دانست. با این حال، تحقیقات بعدی توسط گروه پومرو، نظریه تدفین با گُل را مورد تردید قرار داده است.

در عوض، آنها گمان می‌کنند که گرده کشف شده در میان گورها ممکن است از طریق زنبورهای گرده افشان وارد گور شده باشد. با این حال، در طول سالها دانشمندان شواهد فزاینده‌ای از هوش و پیچیدگی نئاندرتال‌ها، از جمله هنر و ابزار پیدا کرده‌اند.

نئاندرتال‌ها بارها به غار شانیدر بازگشتند تا مردگان خود را دفن کنند. تحقیقات نشان داده است که بقایای ۱۰ نئاندرتال در این مکان کشف شده که به نظر می‌رسد نیمی از آنها عمدا پشت سر هم دفن شده‌اند.

شاید نئاندرتال‌ها مردگان خود را با دسته‌های گل تجلیل نمی‌کردند، اما تحقیقات نشان می‌دهد که ساکنان غار شانیدر احتمالا گونه‌ای همدل بودند. به عنوان مثال، یک نئاندرتال مرد که در آنجا دفن شده بود، ناشنوا بود و با ضربه‌ای به بازو و سرش فلج شده بود که احتمالاً او را تا حدی نابینا می‌کرد، اما او مدت زیادی زنده بود، بنابراین طبق تحقیقات باید از او مراقبت می‌شد.

پومروی می‌گوید که شانیدر زی اولین نئاندرتالی است که در بیش از ۵۰ سال گذشته در این غار پیدا شده است، اما این مکان هنوز هم می‌تواند بستری برای اکتشافات بیشتر باشد.

بازسازی جمجمه

پومروی بازسازی جمجمه شانیدر زی را که نسبتا بلافاصله پس از مرگ له شده بود، به عنوان یک «پازل سه بعدی با حساسیت بالا» توصیف کرد.

استخوان‌های فسیل شده در بلوک‌های کوچکی از رسوبات غار برداشته شده و در فویل پیچیده شدند و محققان آنها را برای تجزیه و تحلیل به دانشگاه کمبریج فرستادند.

در آزمایشگاه کمبریج، محققان از هر بلوک میکرو سی‌تی اسکن گرفتند و از اسکن‌ها برای هدایت استخراج قطعات استخوانی استفاده کردند. دکتر لوسیا لوپز پولین(Lucía López-Polín)، همکار پومروی، محافظ باستان شناسی از موسسه کاتالان برای دیرینه اکولوژی انسانی و تکامل اجتماعی در اسپانیا، بیش از ۲۰۰ تکه جمجمه را با چشم کنار هم قرار داد تا آن را به شکل اولیه خود بازگرداند.

این گروه جمجمه بازسازی شده را اسکن و پرینت سه بعدی کردند، که پایه و اساس سر بازسازی شده‌ای را شکل داد که توسط دیرینه هنرمندان دوقلوی دانمارکی، آدری و آلفونس کنیس(Adrie and Alfons Kennis)، لایه‌هایی از ماهیچه و پوست روی آن قرار بگیرد.

انتهای پیام