מבוא ל- bone Grafts ב Orthopaedic Surgery

חיץ העצם הוא הליך אבן הפינה של אוטופודיס, ניתוח מקסילופי, נוירו-ניתוחי, המשמש לשיקום שלמות השלד שאבדה לטראומה, פגמים מולדים, ניתוח גידול או מחלה ניוונית, אשר יש שיפור מוחלט של חומרי ה- garitols של הגוף, אך בסופו של דבר להיות משולב לחלוטין עם השלד של צבע שיער סינתטי, תהליך זה על ידי חוסר יכולת ביולוגית והתאמה אישית של כל אחד של הגוף שלהם.

תכונות מכניות של העצמות

ההתנהגות המכנית של גרפט העצם קובעת את היכולת שלה לספק תמיכה מבנית מיידית ולעמוד בעומסים פיזיולוגיים ללא כישלון.הנכסים הקריטיים ביותר כוללים כוח דחוס, כוח רבייה, גמישות, קשיחות השבירה, ונפיחות. פרמטרים אלה הם בין-תלויים; לדוגמה, הגדלת הנפיחות כדי לשפר את הסתננות התא בדרך כלל מקטין כוח מכני.

כוח מדכא

כוח דחוס מודד את העומס המקסימלי axial לטעון כי graft יכול לסבול לפני התמוטטות.תבטל graft העצם, לעתים קרובות בשימוש פגמים metaphyseal, להציג נקודות דחיסה החל מ 2 עד 12 MPa, בעוד כי grance cortical מספיק דחוסים על 100 MPa. Synthetics כגון hydroxyapatite יכול להגיע 60-120a אבל הסיכון להיות משוחרר מדי עבור מחסנית של מחסנים יכול להיות מופחתת של כוח מחסנים; לדוגמה מחסנית של מחסנית כוח קומפקטית של קומפקטית;

אוסטיאלקו-דוולוס (Stiffness)

המודולו הגמיש מגדיר את הקשיחות של ה-graft. A mismatch בין ה- graft לבין Moduli של העצם נוקשה יכול להוביל ללחץ מגן - שבו ה-graft נוקשה נושאת את רוב העומס, מה שגורם העצם המקיפה ל-Resorb (חוק GPapting) מורכב במיוחד מ- GPcgratical objects (V) מכיל מודולים סביב 15-30; ביטול טווח העצם שפותח מ-Tolaftic).

פומפאויטות ופומפורס

Porosity - השבריר של נפח ריק בתוך הגרפט - ישירות שולטת דיפוזיה תזונתית, פלישה פולשנית, וגירסת תאים. Macro-pores (>100 μm) מאפשר capillary ingrowth ו osteoblast ⁇ , בעוד מיקרו-pores (FLT:0Porosity-Strth היחסים ב bioceramic העצם fts (Jird) חומרים ביו-Fnal) של חומרים ביו-Fnal (פרק 1) (פרק 1)

נפיחות והתנגדות שומנית

עצמות grafts כפופים להטען מחזורי מפעילות יומיומית.Fracture מודד את ההתנגדות של החומר לפצח את ההתפשטות, בעוד התנגדות עייפות מתארת את היכולת שלה לעמוד על עומסי תת-תזונה חוזרים. Ceramics הם ללא ספק שבריריים ופרות לכשל קטסטרופלי תחת מתח; לכן, הם משמשים לעתים קרובות באתרי דחיסה.

שיטות של אופי מכני

סיווג מדויק של מכניקת גרפט חיוני עבור איכות שליטה וחיזוי ביצועים.טכניקות נע בין בדיקות הרסניות מאקרוסקופיות לניתוח מיקרוסקופי באמצעות ננוינטציה ומודלים חישוביים.

בדיקות

המבחן הנפוץ ביותר כרוך לטעון דגימת cylindrical graft בין שני חתכים בקצב קבוע עד כישלון. עקומות של עומס-דיסקלקציה מניבות כוח דחוס, מודלוס גמיש, ונוקשות. תקנים מ ASTM (למשל, F451) לספק הנחיות עבור דגימות גיאומטריה ובדיקות.

בדיקות Tensile

מכיוון שגני עצמות לעתים רחוקות עמוסים במתח טהור, בדיקות פילים פחות נפוצות אך חשוב להעריך ממשקים צמחיים של גרפט. דוגמיות בצורת כלב-עמודות מתרחקות תוך כדי קליטת כוח ואורך חיים. עצמת Tensile של allografts cortical יכולה להגיע 50-120 MPa, בעוד קרמיקה לעתים קרובות נכשלת מתחת 10asile מידע תיקון אסטרטגיות; לדוגמה, 000 קיבולת מברגו לא צריך להיות קיבולת מברגו של מברגו.

נבינודן

ננוינטציה משתמשת טיפ יהלום כדי לזהות את פני השטח של גרפט בקנה מידה מיקרון, מתן מדידות מקומיות של קשיחות ומודולוס אלסטי.טכניקה זו היא בעלת ערך במיוחד עבור לימוד graftous grafts - כגון אלה עם ⁇ ב porosity או מינרלים תוכן - וכדי להעריך את הממשק בין ftgra ועצמות חדשות זה מאפשר מיפוי של תכונות מכניות סביב מטענים בודדים או מגבלות על פני השטח.

מודלים של Finite Element Modeling (FEM)

סימולציות Computational באמצעות FEM מאפשרות לחוקרים לחזות כיצד graft יפעל תחת עומסים מורכבים, רב-אקשיים שקשה לשכפל באופן ניסיוני.מודל 3D של מבנה החותבת הוא מלוטש, תכונות חומריות מוקצות (לעיתים קרובות מהנתונים הניסוייים), ותנאים הגבול מחקים עומס פיזיולוגי.FEM יכול לדמות הפצה, סיכון של כשל, ואפקט של שינוי גניבת דיוק או גלוקוזיבי במיוחד.

ניתוח מכני דינמי (DMA)

DMA נושא את התוספת לטעינה אוסקטוריטור, מדידת מודולולוס (רכיבה) ואובדן Modulus (רכיב אקסקליסטי) זה רלוונטי כי העצם ורבות grafts סינתטיים מפגינים התנהגות מולקולטית תחת עומסים מחזוריים (למשל, במהלך gait).

שילוב של עצמות עם Host Tissue

אינטגרציה, המכונה לעתים קרובות אוסיטוטציה, היא התהליך שבו עצם graft וארח להיות יחידה מכנית אחת.זה כרוך גם באירועים ביולוגיים (גיוס סלולרי, אוסטאוגנזה) ודקורציה מכנית.ללא שילוב הולם, ה-graft עשוי להיות מלוכד על ידי רקמת fibrous, resorb מוקדם, או רופפת את המאפיינים המכניים של ft ישירות של כל שלב של אינטגרציה.

אינטגרציה ביולוגית: Osteoconduction, Osteoinduction, ו- Osteogenesis

אוסטאונד מתייחס ל-graft המספקת גרף עבור תאי העצם המארחים להפקיד העצם חדשה.משטח ⁇ עם ערוצים מקושרים הוא חיוני עבור הגירה תאים וזרימה תזונתית. Osteoinduction כרוך בגורמי צמיחה (למשל, BMPs) אשר מעוררים בהדרגה את תאי mesenmal לא ששושנים להפוך לאוסטאוסטרואנטים.

אינטגרציה מכנית: העברת מתח ויציבות ממשק

שילוב מכני מתחיל מיד לאחר השתלה כמו ה-graft מספק תמיכה מבנית.ממשק graft-host הוא אזור קריטי שבו חוסר התאמה מכני יכול לגרום ריכוזי מתח ומיקרו-תזונה. בתחילה, ה-graft נושא עומס מלא; כמו צורות עצמות חדשות, לטעון הוא משותף בהדרגה.אם ה- ft נוקשה מדי, לחץ יתרחש, מעכב את עצמו מחדש בצד המארח, אם הציפוי הוא יעיל יותר מדי, הוא יכול להגדיל את הפחתת הקשר הנכון.

גורמים המשפיעים על אינטגרציה של העצמות

הצלחה של שילוב תלויה בקבוצת חוליה, חומר, וגורמים הקשורים כירורגית.

  • (FLT:0) התאמות מכניות: FLT:1, המודולים האלגנטיים של גרפט צריכים להיות בתוך 20-30% של העצם המארחת כדי למזער את הלחץ מגן.עבור אתרים ביטול, קרמיקה בתדר נמוך (כגון סידן sulfate) מועדפים; עבור פגמים קורטיים, חומרים נוקשים יותר עשויים להיות נחוצים.
  • (FLT:0)Porosity and Interconnectivity: FIRLT:1 ; פורים גדולים מ -100 מיקרומטר עם קישוריות גבוהה (>90%) להקל על vascularization מהיר. פורים קטנים יותר מ -10 מיקרומטר אינם תומכים חדירה תא אבל יכול לשפר את המודעות לחלבון.
  • (FLT:0Surface Chemistry and Topography:FreaLT:1 ; משטחים הידרופיליים עם micro-roughness (1-10 μm) לקדם את החידה והמינרליזציה של osteoblast. Addition of סידן-פוספט או זכוכית ביואקטיבית יכול לשחרר ions thatגרות osteogenesis. Surfacefunctionalization with RGD peptides או גורמי צמיחה נוספים משפרים תגובה תאים.
  • (FLT:0) ביו-התאמה ותגובה לחיסון: ⁇ FLT 1:1 Allografts עלולים לעורר תגובות חיסוניות אם מעובדות באופן לא מספק, מה שמוביל לדחיית גניבת או לעיכוב איחוד.חומרים סינתטיים חייבים להיות לא רעילים ולגרום דלקת כרונית מינימלית. Macrophage קוטביזציה לעבר M2 (התאימות) phenotypes בעד היווצרות העצם.
  • (FLT:0) תיקון כירורגיה כירורגית:0 (Surgical Fixation: FLT:1, תיקון עצום של הגרף העצם המארח הוא רב-חשיבות. לוחות, ברגים, או עיצובים איכותיים לעיתונות להפחית את המיקרו-תזונה.
  • (FLT:0) פקטורסלא: Age:FLT:1, מחלות עצם מטבוליות (למשל, סוכרת, אוסטאופורוזיס), עישון ומצב תזונתי משפיעים עמוקות על הריפוי.מבוגרים הפחיתו את יכולת האוסטאוגנית.

כל גורם חייב להיחשב בעת בחירת או תכנון גרפט, ומחקר עדכני מתמקד ביצירת גניבת מטענים מותאמים אישית באמצעות הדמיה ספציפית לחולה וייצור תוספת.

שיקולים קליניים ואתגרים

למרות עשרות שנים של התקדמות, השגת אינטגרציה graft עקבית נותרה מאתגרת. פגמים גדולים, במיוחד עצמות של ניהול משקל, יש שיעורי לא חד פעמי גבוה. כישלונ מכני של ה- ft - או על ידי שבר או עייפות - יכול להתרחש חודשים לאחר השתלה אם ה- grat אינו יכול לעמוד בטכניקות בקרה מכניות מסוימות (אפקטיפטציה) על ידי גירוי אוטומטי, לעתים קרובות, תכונות מכניות מורכבות).

עיצוב עתידי ב-Financial Characterization and Graft Design

טכנולוגיות קישורים מתפתחות נועדו לחולל מהפכה ביישומים של graft העצם. 3D-bioprinting מאפשר ייצור של גירויים ספציפיים לחולה עם micro-architecture ו ⁇ s מכניים. הדפסה רב-חומרית מאפשרת שילוב של פולימרים עבור קשיחות וקרמיקה עבור אלגוריתמים אופטיים (preative Deficial ⁇ ) ללא אלגוריתמים אופטימטיביים (ped) לאלגוריתמים אופטיים (Dware) באמצעות אלגוריתמים אופטיים) לאלגוריתמים אופטימטיביים (Dware) אלגוריתמים אופטיים) שיכולהפחתת אלגוריתמים אופטיים (מדומים לחיזוי חומרים מכניים) באמצעות אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים (מדומים לאלגוריתמים אופטיים) באמצעות אטומים אופטיים) באמצעות אטומים אופטימחדשניים (DRADRADRADRACKDRACKEDIGNDTMOS) כדי לספק אלגוריתמים) באופן מהיר יותר ויותר) באמצעות אלגוריתמים אופטיים עבור אלגוריתמים אופטימטיביים עבור אלגוריתמים אופטימחדשניים (מחדשניים (מחדשניים (מחדש) באמצעות אלגוריתמים) לאלגוריתמים אופטימחדשניים (מחדשניים (מחדשניים (

מסקנה

אופי מכני של עצמות grafts אינו רק פורמליות פרה-קלינית - זה קביעה בסיסית של הצלחה כירורגית. כוח מדכא, גמישות, נקבוביות, והתנגדות עייפות חייב להיות מותאם לאתר האנטומי הספציפי ופיזיולוגיה המטופלת הנדרשת בדיקות מתקדמות ומודל חישובי מספק כלים חזקים כדי להעריך תכונות אלה.