Senyawa adaptif superelastis dapat meningkatkan tingkat keberhasilan perawatan skoliosis pada masa kanak-kanak

Florentina Windy-Diantara | Senyawa: brønshøj 2 | IMPROVISASI (Juli 2019).

Anonim

Skoliosis biasanya didefinisikan sebagai kelengkungan tulang belakang, yang pada kasus yang parah dapat menyebabkan deformitas fisik yang parah selain masalah paru dan jantung. Skoliosis onset dini mengacu pada deformitas tulang belakang yang ada sebelum usia 10 tahun.

Anak-anak dengan skoliosis onset dini sering menghabiskan masa kanak-kanak mereka menjalani beberapa prosedur bedah untuk memperbaiki lengkungan di tulang belakang mereka. Ahli bedah menanam batang logam yang tumbuh di tulang belakang dan mengembangkannya dalam operasi dua tahunan untuk mengikuti pertumbuhan anak. Ketika tubuh bergerak, sekrup yang mengikat batang ke tulang menjadi longgar, meningkatkan kemungkinan operasi rumit tambahan untuk menjaga batang tetap di tempatnya.

Dr Ji Ma, Texas A & M Engineering Experiment Station asisten ilmuwan penelitian, dan Dr. Ibrahim Karaman, Chevron Profesor I dan kepala Departemen Ilmu dan Teknik Material di Texas A & M University, telah merancang bahan batang yang tumbuh yang dapat secara signifikan mengurangi komplikasi. dari operasi korektif.

Bahannya, paduan adaptif superelastik, lima kali lebih fleksibel daripada setiap batang yang tersedia saat ini. Ini memungkinkan gerakan alami tubuh dan menyesuaikan diri tergantung pada tekanan yang diterapkan oleh tulang belakang yang tumbuh. Ini berpotensi meningkatkan tingkat keberhasilan perawatan.

Materi yang menyusun implan diperlukan untuk menjadi biokompatibel, tahan lelah dan tahan korosi, dan mereka harus kompatibel dengan lingkungan biomekanik tubuh pasien dan tulang.

Tulang adalah jaringan hidup yang merespon perubahan gaya yang timbul setelah implan secara mekanis tertuju ke tulang. Sayangnya, ketidakcocokan besar antara sifat mekanik implan logam dan tulang sering mengakibatkan komplikasi, seperti pelonggaran implant, atrofi tulang dari perisai stres, dan penyakit tulang dekat ekstremitas implan. Masalah-masalah ini menjadi semakin penting pada pasien muda dengan osteoporosis atau tulang yang belum matang, di mana tingkat komplikasi terkait implan sangat tinggi, kata para peneliti.

Menggunakan serangkaian langkah pemrosesan thermo-mekanis, Ma dan Karaman merekayasa paduan memori bentuk titanium baru. Ini memiliki sifat elastis yang bergantung pada tegangan yang secara bertahap menurun ketika tekanan di atasnya meningkat.

"Dengan memodifikasi sifat-sifat ini agar sesuai dengan lingkungan biomekanik tulang, sekarang mungkin untuk membuat perangkat yang memenuhi persyaratan kaku dan fleksibilitas yang tampaknya bertentangan yang diperlukan dalam batang tumbuh, " kata Ma.

Paduan adaptif memungkinkan batang yang tumbuh membengkok di ujung dan tetap kaku di tengah memberikan dukungan yang diperlukan untuk tulang belakang. Gerakan alami pasien tetap fleksibel karena mengurangi gesekan dan stres.

"Ini bukan sesuatu yang bisa Anda lakukan dengan semua materi, " kata Ma. "Kami mempertahankan kekuatan dan menambah fleksibilitas pada implan tanpa mengorbankan sifat mekanik."

Dana Sains Nasional Yayasan Karaman, "Desain dan Karakterisasi In-vitro dari Ni-free Biocompatible Shape Memory Alloys, " menyebabkan teknologi saat ini dan penerapannya dalam perawatan skoliosis onset dini. Para peneliti berangkat untuk mengembangkan paduan titanium-niobium sebagai alternatif untuk paduan memori bentuk titanium nikel karena memiliki biokompatibilitas yang lebih baik dan ketahanan korosi yang mirip dengan tulang manusia.

Mereka kemudian menemukan bukti bahwa paduan titanium nikel menawarkan sifat yang sama dengan paduan niobium titanium. Saat ini, mereka menggunakan kedua paduan sebagai kandidat untuk aplikasi dalam batang tumbuh. Paduan adaptif dirancang untuk memiliki konstituen bio-inert, kurang sensitif terhadap kotoran dan inklusi, ketahanan korosi yang lebih baik, respon kelelahan lebih stabil dan umur kelelahan yang dapat diprediksi.

Ma dan Karaman sekarang bekerja dengan Dr. Dennis Devito di Ortopedi Anak-Anak Atlanta untuk mendapatkan perspektif ahli bedah tentang penerapan teknologi yang efektif.

"Semua anak mengalami setidaknya satu komplikasi selama perawatan mereka, " kata Devito. "Penelitian Ma dan Karaman menawarkan solusi potensial untuk beberapa komplikasi."

menu
menu