Denna Python-inspirerade enhet kan göra rotatorkuffkirurgier mer effektiva

Varje år lider 2 miljoner människor i USA av rotatorcuff-skador - men bara 600 000 får kirurgiska fixar. En ny, python-inspirerad enhet kan täppa till det gapet.

Rotatorcuff-operationer har felfrekvenser mellan 20 och 94 procent. Med sannolikheten för retearing beslutar läkare ibland att inte operera. Men ett medicinskt instrument som är modellerat efter python-huggtänder kan fördubbla kirurgiska reparationsstyrkor och förhindra retearing när det används tillsammans med standardsuturer, rapporterar forskare i Science Advances den 28 juni.

Science News har samarbetat med Trusting News för att samla feedback om den potentiella användningen av AI inom journalistik. För närvarande publicerar vi inget innehåll producerat av generativ AI (se vår policy). Vi vill höra dina åsikter om hur Science News kan använda AI på ett ansvarsfullt sätt. Låt oss veta genom att delta i en kort undersökning med 10 frågor.

"En sådan här enhet är mycket mer elegant än vad de använder nu", säger Eric Nauman, en biomedicinsk ingenjör vid University of Cincinnati som inte var inblandad i studien. "Allt du kan göra för axeln just nu är en vinst."

En skada på rotatorkuffen - en grupp muskler och senor som omger axeln - kan innefatta tårar och inflammation som resulterar i smärta och begränsad funktion. Kirurgiska reparationer är avsedda att fixa en trasig sena, ofta genom att fästa den på huvudet på armbenet. Men suturer, som är förankrade på endast ett fåtal punkter, kan dra tillbaka den redan ömtåliga senan.

Den biomedicinska ingenjören Stavros Thomopoulos och hans kollegor designade en enhet för att lösa detta problem. Med hjälp av en rad små, spetsiga tänder som hakar fast i senan och benet, sprider sig enheten och minskar kraften på varje del av den skadade vävnaden. Inspirationen till enheten kom från naturen. Till skillnad från en hajs tänder - som är knivskarpa trianglar utformade för att skära - är en pytons huggtänder böjda inåt, utformade för att gräva djupare när ett djur kämpar. "Det här var ett slags glödlampsögonblick", säger Thomopoulos, vid Columbia University.

Teamet använde först beräkningar och datorsimuleringar för att optimera tändernas storlek och geometri. Med hjälp av 3D-utskrift skapade forskarna tänder och uppsättningar av tänder innan de optimerade placering och grepp. I samarbete med kirurger testade teamet iterationer av "tänderna" på kadaver, och fixerade en axel med bara suturer och den andra med suturer och enheten.

"Vi testade mekaniskt styrkan som enheten bidrog till att hålla ihop denna konstruktion", säger Iden Kurtaliaj, en bioingenjör vid Icahn School of Medicine vid Mount Sinai i New York City. Forskarna fann att axlarna med sin enhet hade dubbelt så stark hållfasthet som de utan.

Innan man går vidare till klinisk användning måste designen testas på levande djur för att bevisa långsiktig funktion och säkerhet, säger Ghanashyam Acharya, en biomedicinsk forskare vid Baylor College of Medicine i Houston. När kroppen läker kan materialet försämras eller skada senan. Ändå, säger Acharya, visar den nya studien en "stark teoretisk grund" som markerar det som ett "betydligt och innovativt första steg" mot mer effektiva rotatorcuff-operationer.