Leczenie złamanych kości jest bardziej skomplikowane niż się wydaje

By Tara Haelle

Aug. 26, 2022 - Leczenie złamanej kości nie zawsze jest prostym procesem polegającym na założeniu gipsu i czekaniu, aż ciało z czasem zrobi swoje. Wiele materiałów, które tworzą nasze kości mają różną gęstość i oddziałują na kilka sposobów, które wpływają na to, czy złamanie goi się prawidłowo.

Złamanie, które nie goi się prawidłowo nazywane jest nonunion, a w przypadku kości długiej, takiej jak kość nogi, może to być przyczyną inwalidztwa. Lekarze nie zawsze potrafią stwierdzić, kiedy doszło do nonunionu, a tym bardziej przewidzieć z wyprzedzeniem, jakie jest prawdopodobieństwo jego wystąpienia. Ale badania nad technikami obrazowania kości są na dobrej drodze, aby to zmienić i dać lekarzom wgląd w przyszłość, aby pomóc im znaleźć problemy wcześniej.

Naukowcy zajmujący się inżynierią mechaniczną na Uniwersytecie Lehigh w Bethlehem, PA, wykorzystują obrazowanie kości i wirtualne testy mechaniczne do opracowania dokładniejszego modelu procesu gojenia.

Wirtualny model może pomóc lekarzom rozpoznać, kiedy kość odbiega od zdrowego procesu gojenia, dzięki czemu będą mogli wkroczyć do akcji wcześniej. Kluczem jest lepsze zrozumienie procesu fizycznego w strefie gojenia, gdzie złamanie jest rzeczywiście naprawiane.

Wewnątrz odlewu

Proces gojenia rozpoczyna się, gdy organizm rozpoznaje złamanie i wysyła komórki odpornościowe, aby wywołać stan zapalny. Obrzęk jest sygnałem ostrzegawczym organizmu, aby przestać używać zranionej części.

Komórki krwi również gromadzą się wokół urazu, a ta masa komórek - krwiak, lub skrzep krwi - wypełnia przestrzeń w złamaniu. W ciągu następnego tygodnia rodzaj miękkiej kości zwany modzelem stopniowo zastępuje skrzep krwi i utrzymuje kość razem, choć nie na tyle mocno, by można było jeszcze zacząć korzystać z kości. Po kilku tygodniach kalus ma czas na stwardnienie, a wtedy twarda kość zaczyna zastępować twardy kalus.

Na zdjęciach rentgenowskich trudno jest jednak stwierdzić, jak dobrze przebiegają te późniejsze etapy, ponieważ twardy modzel i twarda kość wyglądają bardzo podobnie. Inżynierowie pracują nad poznaniem właściwości mechanicznych kości i kalusa, takich jak masa i gęstość, aby móc lepiej przewidzieć, kiedy twarda kość w pełni zastąpi kalus. Przewidywanie tego zbyt wcześnie może przeszkodzić w procesie gojenia, jeśli dana osoba używa kości normalnie przed jej całkowitym wyleczeniem.

Poprzednie modele komputerowe nie mogły dokładnie odróżnić twardego kalusa od twardej kości, głównie dlatego, że sam kalus składa się z różnych typów tkanek o różnych właściwościach fizycznych.

Nowe badania polegają jednak na testowaniu naprężeń wywieranych na kość podczas skręcania. Naukowcy wprowadzili wyniki tych badań i odpowiadające im obrazy z tomografii komputerowej do komputera w celu modelowania procesu gojenia. Jaśniejsze obszary na obrazie reprezentują sztywniejszą i twardszą kość, więc ich praca pomogła badaczom określić punkt graniczny, kiedy materiał przestaje być kalusem i zmienia się w kość. Znajomość tego punktu odcięcia może pomóc szybciej zidentyfikować, kiedy dochodzi do nonunion, co z kolei może pomóc lekarzom lepiej zrozumieć, jak i dlaczego proces gojenia zawodzi, aby mogli pomóc.