توسط محققان دانشگاه امیرکبیر؛

طراحی نوع جدیدی از صفحات تثبیت‌کننده فک برای رفع مشکلات جراحی

شنبه 10 اسفند 1398 - 13:11
کد مطلب: 1062407
سردر امیرکبیر

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر درصدد هستند با طراحی و توسعه نوع جدیدی از صفحات تثبیت‌کننده فک، راه حلی برای مشکلات پس از عمل جراحی بازسازی فک پایین توسعه دهند. 

به گزارش گروه دانشگاه ایسکانیوز به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، علی نیکو درباره تلاش برای طراحی و توسعه نوع جدیدی از صفحات تثبیت‌کننده فک اظهار کرد: بیماری، سرطان یا تصادف‌های مختلف از عواملی هستند که باعث برداشتن قسمتی و ناقص شدن آناتومی و مختل شدن عملکرد استخوان فک می‌شود.

وی افزود: از این رو علم مهندسی پزشکی برای بهبود نتایج عمل جراحی بازسازی فک و صورت، از ابزارهایی اعم از عکس‌برداری سی‌تی‌اسکن از جمجمه، نرم‌افزارهای طراحی و تحلیل مهندسی و مدل‌سازی کامپیوتری استفاده کرده و در مورد عمل بازسازی فک پایین، صفحات تثبیت‌کننده منحصر به شکل استخوان فرد بیمار طراحی کرده است.

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

به گفته وی، همچنین این صفحات استاندارد چون به وسیله دست جراح خم شده و روی فک قرار می‌گیرد، 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 در نتیجه بیرون زدن صفحه از پوست صورت بیمار است.

وی ادامه داد: همچنین به دلیل تنش‌های پیاپی روی پیچ‌ها، احتمال تمرکز کرنش روی استخوان اطراف پیچ‌ها و در نتیجه شل شدن آنها نیز بالاست. برای حل این مشکلات راه حل پیشنهادی استفاده از یک بیومتریال با مدول یانگ پایینتر و طراحی صفحه سفارشی مخصوص بیمار است.

دانش‌آموخته رشته مهندسی پزشکی مقطع کارشناسی ارشد گرایش بیومتریال خاطرنشان کرد: «نایتینول (NiTi)» یک الیاژ تیتانیومی با ویژگی‌هایی مثل زیست‌سازگاری، استحکام نهایی تسلیم و خستگی بالا، ظرفیت دمپینگ و جذب شوک بالا است. علاوه براین میزان مدول یانگ این الیاژ نزدیکتر به استخوان بوده و می‌توان با ایجاد تخلخل مدول یانگ، آن را با استخوان همتراز کرده تا توزیع تنشی مناسب‌تری روی استخوان و صفحه داشته باشیم.

وی افزود: صفحات سفارشی یا customized با استفاده از تصاویر عکس‌برداری پزشکی، نرم‌افزارهای مهندسی و پرینترهای سه‌بعدی طراحی و ساخته شده و نسبت به صفحات استاندارد هم زمان عمل جراحی را کاهش داده و هم ریسک شکستگی را پایین‌تر آورده‌اند.

نیکو روش درباره تحقیق خود گفت: با استفاده از تصاویر سی‌تی‌اسکن از جمجمه در نرم‌افزار میمیکس Mimics، یک نمونه مدل استخوان فک پایین انسان را مدل‌سازی کرده و با به‌کارگیری 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 کرده‌ایم.

به گفته مجری طرح «بررسی بیومکانیکی صفحات بازسازی کننده فک تیتانیومی و معرفی الیاژ نایتینول به عنوان جایگزین»، 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 2 تا 4 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. در این دوره و دوره پس از ترمیم، احتمال رخ دادن پدیده سپرتنشی روی گرافت و همینطور شکسته شدن صفحه تثبیت‌کننده 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 تثبیت‌کننده در هر دو مدل کاهش و احتمال ایجاد ناحیه کم‌تنش روی گرافت و پدیده سپرتنشی افزایش خواهد یافت. با تغییر گرافت یک تکه به دو تکه یا افزایش ضخامت صفحه استاندارد، احتمال شکست صفحه و همچنین پدیده سپرتنشی روی گرافت کاهش پیدا کرده است.

نیکو افزود: به طور کلی 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 تثبیت‌کننده 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 می‌کنند؛ اما بازار شرکت‌های امریکایی و اروپایی برای این صفحات بازسازی‌کننده فک بسیار گسترده و فعال است.

به گفته وی، از جمله صنعت‌های پردرآمد در آمریکا و اروپا، صنعت تجهیزات ارتوپدی و ایمپلنت‌های فک و صورت است؛ در اصل این صنعت بین رشته‌های پزشکی و مهندسان پزشک بوده که با به‌کارگیری نرم‌افزارهای مهندسی و تصاویر سی‌تی‌اسکن، پلاک یا صفحه تثبیت‌کننده یا بازسازی‌کننده مخصوص بیمار را طراحی کرده و با تکنولوژی پرینت سه‌بعدی فلزی ساخته و با کمک سیستم‌های کامپیوتری و به‌کارگیری جراحی به وسیله کامپیوتر، روی فکی یا صورت بیمار از این صفحات ارتوپدی استفاده خواهند کرد.

گفتنی است، پلاک‌های ارتوپدی ابزارهای پزشکی هستنند که برای حمایت از ساختار زیستی آسیب‌دیده یا تقویت ساختار در بخشی از بدن مورد استفاده قرار می‌گیرند. سطح خارجی ایمپلنت‌ها با بافت زنده در تماس بوده و به‌وسیله مواد بیولوژیک یا مواد آلیاژی مقاوم در مقابل محیط یونی بدن ساخته می‌شود که در اصطلاح به این دسته از مواد زیست‌سازگار اطلاق می‌شود.

مثلاً در مورد ایمپلنت‌هایی که در استخوان‌ها جاگذاری می‌شود، سطح آنها از تیتانیم، کروم یا آپاتیت تشکیل شده که هیدروکسی آپاتیت از اجزای اصلی تشکیل‌دهنده بافت استخوان است، پس استخوان با آن وارد واکنش شیمیایی نمی‌شود. پلاک‌ ارتوپدی به طور گسترده برای فیکس کردن شکستگی‌های دیافیز بالاتنه و شکستگی‌های متافیز و مفصلی (آرتیکولار) به کار برده می‌شود.

به این تجهیزات به‌طور عمده پیچ و پلاک ارتوپدی (screws & plates) می‌گویند؛ اما تعداد و تنوع این ابزارها زیاد بوده و به تدریج در حال افزایش است. از طرفی هر یک از آنها کاربرد مخصوص به خود را داشته و در شکستگی‌ها و جراحی‌های ترمیمی مختلف ارتوپدی به‌کار گرفته می‌شوند. تنوع زیاد این پیچ و پلاک‌های ارتوپدی که به‌طور عام به آنها پلاتین نیز گفته می‌‌شود، باعث شده خیلی از پرستاران و کارشناسان اتاق عمل نیاز به مرور و آموزش کافی در این زمینه داشته باشند.

پلاک‌های ارتوپدی از جمله وسایل پزشکی هستند که برای جایگزینی در مفاصل و استخوان‌های بدن و ثبیت شکستگی‌‌های ناشی از تصادفات طراحی شده‌اند تا از استخوان آسیب‌دیده حمایت کنند. جنس عمده پلاک‌های ارتوپدی از فولاد ضد زنگ یا از آلیاژهای تیانیوم است که با استفاده از پوششی پلاستیکی روی ایمپلنت، غضروف مصنوعی را به‌‌نوعی می توان شبیه‌سازی کرد.

کاشت ایمپلنت را به علت پیر شدن جامعه ایران می‌توان از شایع‌ترین جراحی‌های ارتوپدی، البته بعد از تصادفات ناشی از پراید دانست. ایمپلنت‌‌های ارتوپدی با توجه به نوع کاربرد و جایگزینی در مکان مورد نظر نیازمند طراحی استحکام مورد نیاز و منحصر به فرد خود هستند و مهندسان علاوه بر استحکام آنها باید به زیست‌سازگار (BIO COMPATIBLE) بودن ایمپلنت‌ها نیز دقت کنند. پیچ، پلاک، سیم و نیل نمونه‌ای از تثبیت‌کننده‌های داخلی پرکاربرد در جراحی‌های ارتوپدی هستند.

انتهای پیام/

168 / 320

نظرات

1- لطفا نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.
2- نظرات حاوی مطالب توهین‌آمیز یا بی‌احترامی به اشخاص، قومیت‌ها، عقاید دیگران و مغایر با قوانین کشور منتشر نمی‌شود.
3- نظرات پس از تایید منتشر می‌شود.

ایسکاTV

اخبار پر بازدید

آخرین اخبار