האתגרים המכניים של Reconstructing Hard Tissues in Congenital Defects

ארגון מחדש של רקמות קשות כגון עצם וחוספס בחולים עם פגמים מולדים מציג קבוצה ייחודית של אתגרים מכניים שונים במידה ניכרת משיקום מבוגר. פגמים אלה, בהווה בלידה, דורשים התערבות כי לא רק לשחזר צורה ותפקוד אלא גם להתאים צמיחה עתידית ופיתוח.השלמות המכנית של שיקום הוא הכרחי כדי להבטיח הצלחה ארוכת טווח, למנוע סיבוכים ולשפר את איכות החיים אלה הוא חיוני עבור מנתחים חיוניים, לפתח אסטרטגיות פעילות גופנית, לפתח חומרים יעילים יותר.

פגמים ברקמות קשות בבלוטות הרגל משפיעים על אלפי ילדים בכל שנה.תנאים כגון שפת Cשמאל ו- שיתוק, craniosynostosis, hemifacial microsomia, ומיקרוטיה כרוכים חסרים, ממותקים או מתחת לעצם מפותחת ו- cartilage. Surgical שחזור שואפת לשחזר את האנטומיה, הפונקציה (למשל, mastication, דיבור אסתטי, אסתטיקה, פטיות), וטראזניות), ובכל זאת, תהליכים מכניים, צמיחה מכנית, עלולה לגרום ללעתיים של הסביבה מכנית, ללעתיים, ללעתיים, לל, ללעתיים, ללעתיים, ללעתיים, ללעתיים, ללעתיים, ללעתיים, לל, לל, להתגבר על כל אלה, ללע, וללע, ללע, ללע, ללע, ללע, ללע, ללע, ללע, ללע, ללע, ללע, ללע, לל, ללע, להתגבר על מנת להתגבר על מנת להתגבר על כל חומר זה, לל, ללע את כל חומר מכנית, ל

הבנה של Congenital Hard Tissue Defects

פגמים ברקמות קשות מולדות נובעים משיבושים בהתפתחות העוברית, בתסמונת הגנטית או גורמים סביבתיים.הם כוללים מגוון רחב של חומרה ומקומות אנטומיים.

  • (ב) ⁇ :0)שמאל חירש: 1 פגם בוני בחבטה שיכול לפגוע באכילה, דיבור, ותפקוד הצינור אוסטצ'יאני לעתים קרובות דורש נפיחות עצם אוטולוגית וסגירה של החפל הרך והקשה.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (למשל, תסמונת טרצ'ר קולינס, hemifacial microsomia): ibFLT:1 Hypoplasia או aplasia of עצמות פנים כגון חד-משמעי, zygoma, וקירות מסלול.
  • (FLT:0Microtia: FLT:1 היעדר מולד או hypoplasia של האוזן החיצונית, אשר כרוך שחזור טרחוס (לעתים קרובות באמצעות טיפול עלות או פיגומים סינתטיים).
  • (FLT:0)raniosynostosis: FIRLT:1 היתוך מוקדם של תבעות cranial המוביל לצורה גולגולת חריגה ולחץ לא מעשי.ניתוח כולל שיפוץ קמרון cranial.

כל פגם מציב דרישות מכניות נפרדות.לדוגמה, שחזור מטבולי חייב לשאת עומסים גבוהים, בעוד כיומני עצמות cranial לחוות לחץ נמוך אך מחזורי מצמיחה במוח ותנועת הראש.גיל המטופל הוא קריטי: רקמות רופאות אינן סטטיות; הם עוברים צמיחה משמעותית, במיוחד במהלך העשור הראשון של החיים.כל שחזור חייב לגדול עם הילד או להיות מסוגל להסתגל מחדש, לעתים קרובות יותר סרטן המעי הגס (דלקתיים) וסרטן ביתי).

באופן אפידמיולוגי, אופנות גזעיות מתרחשות בכ-1 מתוך 700 לידות חיות ברחבי העולם, מה שהופך אותן לאחד הפגמים מולדים הנפוצים ביותר:0(WHO) LT:1 ב-1 מתוך 700 לידות חיים בעולם, משפיע על 1 מתוך 2,000-2,500 לידות. שכיחות המיקרו-טימונים מ-0 ל-6.5 ל-10,000 לידות בהתאם לאוכלוסייה.

דרישות מכניות ייחודיות ל-Paediatric Hard Tissue Revision

הסביבה המכנית של השלד הגדל של הגזעני מציגה מספר אתגרים פחות בולטים בניתוח מבנית למבוגרים.הם יכולים להיות מקובצים לארבעה קטגוריות עיקריות: יכולת ניהול עומס, שילוב חומרי ונשיווטציה, חלוקת מתח ו לינה צמיחה.

עומס-יכולת ועומס פונקציונלי

מחדש רקמות קשות חייבות לעמוד בלחצים המכניים היומיומיים של מסטיקה, דיבור, בלעה והבעה פנים. במניפסט, כוחות לעיסה יכולים להגיע כמה מאות ניוטון במבוגרים, ואפילו בילדים, כוחות אלה הם משמעותיים ולהגדיל עם הגיל.השחזור חייב לעמוד בפני שבר, עיוות ועייפות מעל חיי המטופל.

graft עצם אוטומטי (למשל, מן crest , rib, או calvarium) כבר זמן רב תקן הזהב כי הם מספקים רקמת חיים שיכולה לעצב מחדש ושילוב. עם זאת, הם לעתים קרובות סובלים מתתלים התורם-אתרי וזמינות מוגבלת.

שילוב חומרי ואוסישוינט

שחזור מוצלח תלוי בתיקון יציב של השתל או גרפט העצם הילידים.זה דורש השמה מעולה - הקשר המבני והתפקודי הישיר בין עצם חי לבין משטח השתל. במומים מולדים, מיטה העצם עשויה להיות hypoplastic, צלקות, או רעוע רעוע, פגיעה ריפוי.

חומרים חייבים לעודד את ההחזקה של אוסטאובסט, ההתפשטות וההבחנה.חוספסה על פני השטח, הנפיחות והכימיה כל השפעה על אוססטווינטציה (למשל, הידרוקסיפטייט, בטא-tricalcium pus), או ⁇ טיטניום טיטניום) מאפשרים שטף העצם וvascularizing.עם זאת, יתר על פני חומרים מכניים עשויים לפשרה 10% (D) עם זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 חומרים מכניים, עם כוח עליון, לעומת זאת, 000) אשר נמצאו, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, עם זאת, 000, 000, 000 חומרים מכניים, עם כוח מכניים (D) עם זאת, 000) מתחרותיים, 000) עם זאת, 000 ⁇ חומר מכניים, עם זאת, עם זאת, 000).

התפלגות מתח והתאמה ביולוגית

שידור כוח באמצעות שחזור חייב לחקות את זה של רקמת הילידים כדי למנוע ריכוזים מתח הגורם שבר, כאב, או רספטציה העצם.חומר השחזור צריך להיות מודולוס של גמישות כי מתאים העצם שמסביב (כלומר, הואוסטפוטנטיות) מתכות נוכחיות כמו טיטניום (100-120 GPa) הם הרבה יותר נוקשה מאשר עצם cortical (15-30-GPa), המוביל ללחץ רפלקטיבי או לגרום את הצפיפות עצם זה.

פולימרים לא עולים בקנה מידה גדול יותר לעצם (3-4 GPa) אבל לא יכול להיות בעל כוח מספיק עבור אתרי עומס.חומרים Composite - כגון הידרוקסיפטי-reinforced-reinforces (או ⁇ עם נוקשות העצם - הם מפותחים על ידי מודלים גיאומטריה סטנדרטית (למשל, תכונות סטנדרטיות של 3J) או סימולציות סטנדרטיות של חומרים אופטיים (למשל, לדוגמה,) לחיקוי סטנדרטיות של חומרים אופטיים) לחיקוי חומרים אופטיים של מודלים סטנדרטיים (Dival) - 3Diversal) או סימולציות סטנדרטיים (למשל, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, תכונות סטנדרטיות של חומרים אופטיים של מודלים סטנדרטיים של חומרים אופטיים של חומרים אופטיים של מודלים של חומרים סימולציות סטנדרטיים של חומרים סימולציות סטנדרטיים של חומרים סימולציות סטנדרטיות של חומרים סימולציות סטנדרטיות של חומרים סימולציות סטנדרטיות של חומרים אופטימנטליות של חומרים סימולציות סטנדרטיות של חומרים סימולציות סטנדרטיות של חומרים סימולפטימיות (Divers) או סימולגניטיביים) - 3J סטנדרטיות של מודלים של מודלים של מודלים של מודלים של חומרים סימולגניטיבי

לינה צמיחה והתאמה לטווח ארוך

האתגר הייחודי ביותר בשחזור ילדים הוא הצורך להתאים את הצמיחה העתידית. שחזור שהוא בגודל מושלם ומיושב בגיל 5 עשוי להיות ממאכלול או אסימטרי בגיל 15.בשיקום מביניהם, מרכז הצמיחה הוא המארגן; אם הוא נפגע או מוחלף, המניפולציה עשויה לא לגדול כראוי, המוביל לבעיות כוונון ודנטליות.

אסטרטגיות כוללות שימוש בחומרים הניתנים להחלפה שמתמוססים ככל העצם הילידים גדל, או עיצוב שתלים שניתן לתכנן עבור החלפת או הרחבה ממותגת. לדוגמה, אוסטאוגנזיס - שבו כוח מכני הדרגתי מוחל על מנת להחיות את העצם - ניתן להשתמש כדי להאריך את נהלים קשיחים או תזמון, אך בשלב זה של שיקום האוזן, את השפע (אלפלסטיק או טיפול) חייב להיות בגודל של תגובה מסוימת כדי לאפשר סימנים איטיים לדרגה גבוהה יותר של חישובים, אך ורקמות, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, כדי להתאים את רמת חישובים של התפתחות ביולוגיה סגורה, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, עלולים, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, בשלב זה יכול להיות מסוגל להתאים את רמת חישובים.

אסטרטגיות נוכחיות לOvercome Mechanical Challenges

כמה גישות בין-תחומיות הופיעו כדי לענות על דרישות מכניות אלה, שילוב חומרים מדע, טכניקה כירורגית וטיפולים ביולוגיים.

חומרים ביו-מרניים וביואקטיביים

חומרים ביומטיים שואפים לשכפל את המבנה ההיררכי ואת ההתנהגות המכנית של עצם טבעית וחוספס. עבור העצם, זה כולל עיצוב פיגומים עם מבנה דמוי רכזת כמו ננודור ומבנה מינרלים דומה ל hydroxyapatite. משקפי ביואקטיבית (למשל, 45S5 Bioglass) יכול להתחבר כימית לעצם באמצעות היווצרות של שכבת אלומיניום axyl-carbonite גם הם מעוררים.

עבור שחזור רכב (למשל, במיקרו-טי), פיגומים עשויים ממטרת פחמימות de celltilage, הידרוג'ל חומצה היאלורונית, או פולימרים סינתטיים כמו פוליcaprolactone (PCL) משמשים.אלה חייבים להיות תואמים מספיק כדי ליצור צורה האוזן תוך מתן יציבות מבנית.

ייצור גמיש והשתלות מטופלים

הדפסה תלת מימדית (ייצור ממכר) מהפכה בניתוחים לשחזור על ידי מתן ייצור של שתלים עם גיאוגרפיות מורכבות, ספציפית לחולה כי להשיג התאמה אנטומית מושלמת. עבור פגמים מולדים, שבו האנטומיה היא לעתים קרובות אסימטרי וייחודי, זה יתרון גדול. Implants יכול להיות מתוכנן מ- CT כדי להתאים בדיוק את הפגם, אופטימיזציה של עומס העברה וצמצום הלחץ.

חומרים המשמשים טיטניום ברמה רפואית, PEEK, ו ביובאביסוס פולימרים בעלי יכולת גבוהה כגון חומצה פולי (חומצה פולית-אקו-גליקולית) (PLGA) עבור העצם, ⁇ טיטניום עם pores מקושר (300-500 מיקרומטר) מאפשר קרינת Osseointegration ספציפית. in cranial Replants 3D-prints הראו תוצאות מצוינות עם pstation מופחתת עם , בנוסף ל-Ricial ReffioFloride (R) אשר מאפשר שיפור של 2D-R) אשר מאפשר שיפור של 24%, כולל שיפור של LTD-R) אשר מאפשר שיפור של LT3D-Ricial הדפסה, בנוסף, כולל שיפור של תכונות הדפסה של 2D-Ricial ReLT3D-Ricial Rephintegration 3D-R.

גידול ביולוגי: גורמי צמיחה ותאים Stem

כדי לקדם שילוב טוב יותר והתחדשות, ביו-חומרים משולבים יותר ויותר עם אותות ביולוגיים.עצמות חלבונים (BMPs) הם סוכנים חזקים osteoinductive שיכול לעורר היווצרות העצם בפגמים בגודל קריטי. in congenital Mandibular hypoplasia, BMP-loaded scaffolds שימש כדי לגרום צמיחה העצם ללא צורך עבור autografts זהירים.

תאי גזע, במיוחד תאי גזע mesenchymal (MSCs) שמקורם מח העצם או רקמת adipose, ניתן לשתול על פיגומים לפני השתלת.הם נבדלים לאוסטאובסטוסטרוס ו chondrocytes, סיוע רקמות רקמות אדפטציה. A 2020 ניסויים קליניים ב-15 ילדים עם cleftate השתמשו במגוון רחב של MSC לבנות ודיווח על בוני מוצלח במקרים מכניים של דיכאון אחד של דיכאון.

פרוטוקולים סוריים ושיקום

בהתחשב בדרישות המכאניות המתפתחות של ילד גדל, המנתחים לעתים קרובות משחזרים שלב.לדוגמה, ניאון עם craniosynostosis עשוי לעבור משיפוץ מוקדם, ואחריו הליך שני בילדות מאוחר יותר עבור זיכוך קוטור.פירוק osteogenesis הוא דוגמה קלאסית של שימוש בטעינה מכנית מבוקרת כדי ליצור הסחת דעת חדשה.

פרוטוקולים לשיקום כוללים גם יישום עומס הדרגתי לעידוד הסתגלות.לדוגמה, לאחר שחזור מטבולי עם דליפת fibula חינם, חולים מתחילים על תזונה נוזלית וקידמה למזונות רכים, ולאחר מכן נורמלי מעל 6-12 חודשים.טעינה זו שלבשה מאפשר לדגימה העצם להתחדש באמצעות חוק וולף - עצם להסתגל לדרישות המוצבות על זה.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

הגבול של שיקום רקמות קשה עבור פגמים מולדים מתקדם במהירות, עם כמה טכנולוגיות מבטיחות באופק.

biomaterials חכם ו Implantsive Implants

חוקרים מפתחים ביו-חומרים חכמים שיכולים לחוש ולהגיב לסביבה המכנית שלהם.לדוגמה, פולימרים בצורת-זיכרון ניתן לדחוס עבור שילוב פולשני מינימלי ואז להרחיב כדי למלא פגם תחת טמפרטורת הגוף. אחרים משלבים חומרים אדזואלקטריים המייצרים מטען חשמלי קטן תחת לחץ מכני, גירוי אוסטיאוגנזה. אלה יכולים לעזור לשמור על מסת העצם בנוכחות לחץ נוסף, חיישנים מוטבעים ביום אחד, עלולים להתרכיחות תסמינים, או תסמינים, לפני דמנציה, לפני תסמינים, או תסמינים תסמינים דמנציה.

הנדסת תפוקה וגישות רגנרטיביות

המטרה הסופית היא לחדש רקמות קשיחות פונקציונליות לחלוטין כי הם בלתי נבדלים מאנטומיה Native.זה דורש טריד של פיגוולד, תאים, אותות.התקדמות ב allografts de cellized (למשל, שלם deuint de Cellization) להראות עבור שחזורים עומס, הדפסה של אוזן בצורת אספקת דם מימי קדם-מוח הוכיחו את הצורך אוסטאוגניים גדולים.

מודלים מתאימים וביומכניקה אישית

מודלים חישוביים טרום-אקטיביים, כולל ניתוח אלמנטים סופי (FEA) וסימולציה ביומכנית ספציפית לחולה, הופך סטנדרטי למקרים מורכבים.מודלים אלה משלבים הדמיה CT, תכונות חומריות, תנאי טעינה כדי לחזות את ההתנהגות של השחזור תחת עומסים פיזיולוגיים. עבור פגמים מולדים, תכנון הפוך יכול להתאים את צורת השתל ואת המיקום כדי למזער ריכוזים מתח ולשפר את הסימטריה כמו מחשוב, אלה יכולים לשלב את הגרסאות של שינויים, כדי לשנות את התזמון, כדי לשנות את האלגוריתמים.

מסקנה

ארגון מחדש של רקמות קשות בפגמים מולדים נשאר אחד האזורים התובעניים ביותר של ניתוח שחזורי בשל השיתוף של תפקוד עומס, השמה, הפצה מתח, וצמיחה. האתגרים המכניים אינם סטטיים - הם מתפתחים עם התפתחות הילד ודורשים פתרונות איכותיים, אך הם גם ממשיכים לשלב את ההתפתחות הביולוגית, אך ורק עם זאת, שינויים משמעותיים עם התפתחותם של ילדים, אך ורק שיפור משמעותי, עם התפתחותם של מחלות נפש, אך ורק עם התפתחותם של מחלות נפש.