Ученые: 3D-модель перелома кости позволяет прогнозировать его несращение
Модели, учитывающие биомеханическую двойственность костной мозоли, образующейся при переломе, могут привести к более глубокому пониманию несращений переломов. Такой вывод делают исследователи из Университета Лихай, Вифлеем, США, в сотрудничестве с Цюрихским университетом, Швейцария, 2 мая сообщает сайт новостей науки EurekAlert.
В статье исследователей, опубликованной в журнале Scientific Reports под названием «Механическое моделирование на основе изображений повышает точность оценки прогресса заживления переломов костей», авторы отмечают, что многообещающим для оценки структурного заживления кости является метод на основе изображений как в доклинических, так и в клинических условиях, но его точность зависит от достоверности модели.
Проблема хирургии переломов в настоящее время состоит в том, указывают ученые, что иногда костная мозоль, образующаяся обычно в процессе заживления в месте перелома, не формируется. Однако разглядеть врачу эту аномалию в течение ранних сроков лечения на рентгеновских снимках практически невозможно.
Поздние сроки установления этого факта затягивают лечение на шесть-девять месяцев, так как оно потребует в этом случае повторного хирургического вмешательства.
Исследователи доказали, что предыдущие модели завышали механические свойства костной мозоли, так как не учитывали, что в начале этого процесса срастания перелома ее ткани еще слишком мягкие, чтобы их моделировать как кость.
Брендан Инглис, аспирант факультета машиностроения и механики Университета Лихай, поясняет: «Мозоль — очень неоднородная ткань, то есть она имеет более одного значения плотности и жесткости. Поэтому, если вы собираетесь моделировать оперированную конечность, вы не должны рассматривать всё как плотную кость. Вам нужно придумать какой-то другой способ лечения мозолей».
Чтобы определить значения плотности и жесткости на разных этапах срастания и ввести их в модель, Инглис и его команда из Исследовательского отдела опорно-двигательного аппарата (MSRU) Цюрихского университета провели ряд экспериментов по измерению жесткости костной мозоли на большеберцовой кости овцы, а команда из университета Лихай использовала соответствующие компьютерные томограммы и данные для виртуального воспроизведения этих биомеханических тестов.
В пилотных клинических испытаниях разработанные исследователями виртуальные тесты смогли обнаружить клинически значимое замедленное заживление переломов у пациентов. Инглисом было создано ИИ приложение, которое позволяет работать с моделью другим ученым.
Исследователи считают, что разработка клинического, надежного, масштабируемого, неинвазивного теста для оценки заживления костей может оказать глубокое влияние на лечение несросшихся переломов. Раннее обнаружение проблем с заживлением костей позволит проводить и более раннее вмешательство, когда оно оправдано, и потенциально улучшить результаты лечения для пациентов с наибольшим риском несрастания перелома, например, диабетиков.
