Ten python-inspirowany urządzenie mogłoby sprawić, że operacje mankietu rotatora byłyby bardziej efektywne

Każdego roku 2 miliony ludzi w Stanach Zjednoczonych cierpi z powodu kontuzji mankietu rotatorów – ale tylko 600 000 poddaje się naprawie chirurgicznej. Nowe urządzenie inspirowane pytonem może zmniejszyć tę różnicę.

Operacje na mankietach rotatorów mają wskaźniki niepowodzenia między 20 a 94 procent. Z powodu możliwości ponownego rozerwania się, lekarze czasami decydują się nie operować. Ale przyrząd medyczny wzorowany na zębach pytona może podwajać siłę napraw chirurgicznych i zapobiegać ponownemu rozerwaniu, gdy jest stosowany obok standardowych szwów, informują badacze w publikacji 28 czerwca w Science Advances.

Science News współpracuje z Trusting News, aby zbierać opinie na temat potencjalnego wykorzystania sztucznej inteligencji w dziennikarstwie. Obecnie nie publikujemy treści generowanych przez sztuczną inteligencję (zobacz naszą politykę). Chcemy poznać Państwa opinie na temat tego, w jaki sposób Science News mógłby odpowiedzialnie wykorzystać AI. Daj nam znać, biorąc udział w krótkiej ankiecie składającej się z 10 pytań.

„Urządzenie takie jak to jest o wiele bardziej eleganckie niż to, co używają teraz,” mówi Eric Nauman, inżynier biomedyczny na Uniwersytecie w Cincinnati, który nie był zaangażowany w badanie. „Wszystko, co można zrobić teraz dla ramienia, to wygrana.”

Kontuzja mankietu rotatorów – grupy mięśni i ścięgien otaczających ramię – może obejmować rozdarcia i zapalenie, które powodują ból i ograniczoną funkcję. Naprawy chirurgiczne mają na celu naprawę rozerwanych ścięgien, często poprzez ich ponowne przyczepienie do głowy kości ramiennej. Ale szwy, które są zakotwiczone tylko w kilku punktach, mogą ponownie rozerwać już kruche ścięgno.

Inżynier biomedyczny Stavros Thomopoulos i jego koledzy zaprojektowali urządzenie, które ma rozwiązać ten problem. Używając szeregu małych, ostrych zębów, które przyczepiają się do ścięgna i kości, urządzenie rozkłada siłę i zmniejsza nacisk na każdą część uszkodzonego tkanki. Inspiracją dla urządzenia była natura. W odróżnieniu od zębów rekina – które są ostrych trójkątów przystosowanych do cięcia – zęby pytona są zakrzywione do wewnątrz, zaprojektowane do zagłębiania się głębiej, gdy zwierzę się stawia. „To był taki moment olśnienia,” mówi Thomopoulos z Uniwersytetu Columbia.

Zespół najpierw użył obliczeń i symulacji komputerowych, by zoptymalizować rozmiar i geometrię zębów. Korzystając z druku 3D, badacze stworzyli zęby i serie zębów, zanim zoptymalizowali miejsce i chwyt. Współpracując z chirurgami, zespół testował wersje „zębów” na kadawrze, naprawiając jedno ramię tylko szwami, a drugie szwami i urządzeniem.

„Mechaniczne testowaliśmy siłę, którą urządzenie dodawało, aby utrzymać w całości ten konstruktu,” mówi Iden Kurtaliaj, inżynier bioinżynierii w Icahn School of Medicine na Mount Sinai w Nowym Jorku. Badacze stwierdzili, że ramiona z ich urządzeniem miały dwukrotnie większą siłę utrzymywania niż te bez niego.

Przed przejściem do stosowania klinicznego, projekt musi być przetestowany na żywych zwierzętach, aby udowodnić długoterminową funkcję i bezpieczeństwo, mówi Ghanashyam Acharya, badacz biomedyczny na Baylor College of Medicine w Houston. Jak organizm się goi, materiał może się rozkładać lub uszkodzić ścięgno. Niemniej jednak, Acharya mówi, nowe badanie pokazuje „silną racjonalną podstawę”, która oznacza to jako „znaczący i innowacyjny pierwszy krok” w kierunku bardziej efektywnych operacji na mankiecie rotatora.

Pytania lub komentarze dotyczące tego artykułu? Wyślij nam e-mail na [email protected] | Reprints FAQ

I. Kurtaliaj et al. Python tooth-inspired fixation device for enhanced rotator cuff repair. Science Advances. Tom 10, 28 czerwca 2024. doi: 10.1126/sciadv.adl5270.

Claire Yuan jest stypendystką Mass Media Fellow AAAS 2024 w Science News. Jest studentką Uniwersytetu Harvarda, studiując chemię, fizykę i historię nauki.

Jesteśmy w krytycznym momencie i wspieranie dziennikarstwa klimatycznego jest ważniejsze niż kiedykolwiek. Science News i nasza organizacja matka, Society for Science, potrzebują Państwa pomocy, aby wzmocnić świadomość ekologiczną i zapewnić, że nasza reakcja na zmiany klimatu opiera się na nauce.

Prosimy o subskrypcję Science News i dodanie 16 $, aby poszerzyć literaturę naukową i zrozumienie.